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【17c起草在线電子·高工技(jì)術π】DC/DC轉換器(qì)電路設計六大技巧
DC-DC轉換(huàn)器為(wéi)整個係統中的各個電路供電。隻有掌(zhǎng)握DC/DC轉換器電路設計的技巧,把所有要考慮的因素考慮全麵,才能提高係統的整體性能,達到各個電路的性能效(xiào)果的體現。
一、正確理解DC/DC轉換器
DC/DC轉換(huàn)器為(wéi)轉變輸入電壓(yā)後有效輸出固定電壓的電壓轉換器(qì)。DC/DC轉換器分為三類:升壓型DC/DC轉換器、降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以及升降壓型DC/DC轉換器。
根據需求可(kě)采用三類控製。
PWM控製型效率(lǜ)高並具有良(liáng)好的輸出(chū)電壓紋波和噪聲。PFM控製型即使長時間使用,尤(yóu)其小負載時具有耗電小的優(yōu)點。PWM/PFM轉換(huàn)型小負載時實行PFM控(kòng)製(zhì),且在重負載時自動轉換到PWM控製。
二、DC/DC轉換器電路設(shè)計原理(lǐ)
DC-DC就是直流-直流變換(huàn),一般有升壓(BOOST)、降壓(BUCK型)兩種。
降壓式DC/DC變換器的輸出電流較大,多為數(shù)百毫安至幾安,因此適用於(yú)輸出電流較大的場(chǎng)合。降壓式DC/DC變換器基本工(gōng)作原理電路如下圖所示。
VT1為開關管,當VT1導通時,輸入電壓Vi通 過電感L1向負載RL供電,與(yǔ)此同時也向(xiàng)電容(róng)C2充電。在(zài)這(zhè)個過程中,電容C2及(jí)電感L1中儲存能量。
當VT1截止時,由儲存在(zài)電感L1中的能量繼續(xù)向(xiàng) RL供電,當輸出電壓要下降時(shí),電容C2中(zhōng)的能量也向RL放電,維持輸出電壓不變。二極管VD1為續流二極(jí)管,以便構成電路回路。
輸出的電壓Vo經R1和 R2組成的分壓器分壓(yā),把輸出電壓的信號反饋至控製電路,由控製電路來控製開關管的導通及截止時(shí)間,使輸出電壓保持不變。
三、DC-DC電(diàn)路設計要考慮以下條件:
1.外部輸入電源電壓的範圍,輸出電(diàn)流的大小。
2. DC-DC輸出的電壓,電流,係統的功率最大值。
四、選擇PWM IC要考慮的要點有:
1. PWM IC的最大輸入電壓。
2.PWM開關的頻率,這一(yī)點的選擇關係到係統的效(xiào)率。對儲能電感,電容的大(dà)小的選擇也有一定影響。
3.MOS管的所能夠承受的最大(dà)額定電流及其額定功率,如果DC-DC IC內部自帶MOS,隻需要考慮IC輸出的額定(dìng)電流(liú)。
4. MOS的開關電壓(yā)Vgs大小及最大承受電壓。
五(wǔ)、電感、二極管、電容的選擇
1. 電感量:大(dà)小選擇主(zhǔ)要由開關頻率(lǜ)決定,大小會影響電源紋波;額定電流,電感(gǎn)的內阻選擇(zé)由係統功(gōng)耗決定。
2. 二極管:通常都用(yòng)肖特基二極管。選擇時要考濾反向電壓(yā),前向電(diàn)流,一般情況反向(xiàng)電壓為輸入電源(yuán)電壓的(de)二倍,前向電流為輸出電流的兩倍(bèi)。
3. 電容:電容(róng)的選擇基於開關的頻率,係統紋波的要求及(jí)輸出電壓的要求。容量和電容內部的等效電(diàn)阻決定(dìng)紋波大小(當(dāng)然和電感也有關)。
六、如何得到一個電源紋波相對較小、對係統其他電路幹擾相對(duì)較小,而且相對(duì)穩定可靠的DC-DC電路,需要對以上電路的原理做(zuò)如下(xià)修改:
1.輸入部分:電源輸入端(duān)需要加電感電容濾波。目的(de):由於MOS管的開關及電感在瞬間(jiān)的變化會造成輸入(rù)電源(yuán)的波動,尤其是在係統(tǒng)耗電波動較大時,影(yǐng)響更為明顯。
2.輸出部分(fèn):
(1)假(jiǎ)定C2的選擇的100uF是正確的,我們想得到更小的紋(wén)波,可以將100uF的電(diàn)容改成兩顆47uF的電容(基於相同類型(xíng)的電容(róng));如果100uF電容采用的(de)是鋁電解,可以在(zài)原來的基礎上加一顆10uF的磁片電容或鉭電容。
(2) 在輸出端再加一顆電容和一顆電容對原來的電源做一個LC濾波,會得到一個紋波更小(xiǎo)的電源。
總(zǒng)之,DC-DC轉(zhuǎn)換器為整個係統中的各個電路(lù)供電。隻有掌握DC/DC轉換器電路設(shè)計的技巧,把所有要考慮的因素考慮全麵,才能提高係統的整體性能,達到各個電路的性能效果的體現。