dcdc開關電源設計原理（電源人必看三類DC）

2023-04-24 01:05:53

m很多硬體設計者，都沒有正確的理解和使用DC/DC轉換器，下面小編整理了一些特別有用的文章作為福利送給大家!
一、正確理解DC/DC轉換器
DC/DC轉換器為轉變輸入電壓後有效輸出固定電壓的電壓轉換器。DC/DC轉換器分為三類：升壓型DC/DC轉換器、降壓型DC/DC轉換器以及升降壓型DC/DC轉換器。根據需求可採用三類控制。PWM控制型效率高並具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM控制型即使長時間使用，尤其小負載時具有耗電小的優點。PWM/PFM轉換型小負載時實行PFM控制，且在重負載時自動轉換到PWM控制。目前DC-DC轉換器廣泛應用於手機、MP3、數位相機、可攜式媒體播放器等產品中。在電路類型分類上屬於斬波電路。
二、DC/DC轉換器電路設計原理
DC-DC就是直流-直流變換，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，多為數百毫安至幾安，因此適用於輸出電流較大的場合。降壓式DC/DC變換器基本工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，與此同時也向電容C2充電。在這個過程中，電容C2及電感L1中儲存能量。當VT1截止時，由儲存在電感L1中的能量繼續向 RL供電，當輸出電壓要下降時，電容C2中的能量也向RL放電，維持輸出電壓不變。二極體VD1為續流二極體，以便構成電路迴路。輸出的電壓Vo經R1和 R2組成的分壓器分壓，把輸出電壓的信號反饋至控制電路，由控制電路來控制開關管的導通及截止時間，使輸出電壓保持不變。

DC/DC變換器基本工作原理圖
三、DC-DC電路設計要考慮以下條件：
1.外部輸入電源電壓的範圍，輸出電流的大小。
2. DC-DC輸出的電壓，電流，系統的功率最大值。
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，這一點的選擇關係到系統的效率。對儲能電感，電容的大小的選擇也有一定影響。
3.mos管的所能夠承受的最大額定電流及其額定功率，如果DC-DC IC內部自帶MOS,只需要考慮IC輸出的額定電流。
4. MOS的開關電壓Vgs大小及最大承受電壓。
五、電感、二極體、電容的選擇
1. 電感量：大小選擇主要由開關頻率決定，大小會影響電源紋波;額定電流，電感的內阻選擇由系統功耗決定。
2. 二極體：通常都用肖特基二極體。選擇時要考濾反向電壓，前向電流，一般情況反向電壓為輸入電源電壓的二倍，前向電流為輸出電流的兩倍。
3. 電容：電容的選擇基於開關的頻率，系統紋波的要求及輸出電壓的要求。容量和電容內部的等效電阻決定紋波大小(當然和電感也有關)。
六、如何得到一個電源紋波相對較小、對系統其他電路幹擾相對較小，而且相對穩定可靠的DC-DC電路，需要對以上電路的原理做如下修改：
1.輸入部分：電源輸入端需要加電感電容濾波。目的：由於MOS管的開關及電感在瞬間的變化會造成輸入電源的波動，尤其是在系統耗電波動較大時，影響更為明顯。
2.輸出部分：
(1)假定C2的選擇的100uF是正確的，我們想得到更小的紋波，可以將100uF的電容改成兩顆47uF的電容(基於相同類型的電容);如果100uF電容採用的是鋁電解，可以在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的電源。
總之，DC-DC轉換器為整個系統中的各個電路供電。只有掌握DC/DC轉換器電路設計的技巧，把所有要考慮的因素考慮全面，才能提高系統的整體性能，達到各個電路的性能效果的體現。