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          DC/DC電源設(shè)計知多少?

          作者: 時間:2018-07-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          對于DCDC,大家都不陌生,因為就是開關(guān)電源,當然還有AC/DC,通常的AC/DC,都是110V或者220V交流變換為直流電源,我們這里先來討論DCDC

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201807/384565.htm

          DCDC電源類型分為2種,一種是隔離性,一種是非隔離型。隔離型DCDC 的意思是輸出的GND和輸入的GND是無關(guān)系的,也成為懸浮電源。常見的DC-DC芯片大都是非隔離型的。隔離性的電源,是雙向,也叫做升壓降壓類型,非隔離型的,分為boost 和buck兩種。

          首先我們來說下非隔離的DC-DC原理,這類電源又分為boost和buck,即為升壓和降壓模式。首先分析下DCDC降壓電路:

          Buck 模式DCDC 結(jié)構(gòu)主要由輸入電容、功率MOS管、PWM模塊、肖特基二極管、功率電感、輸出電容和輸出調(diào)節(jié)電阻構(gòu)成。DCDC開關(guān)電源這種結(jié)構(gòu)模式?jīng)Q定了它輸出噪聲比較大。

          接下來我們分析下工作原理,當功率MOS(以后簡稱開關(guān)),閉合時,電源通過電感給負載供電,并將電能儲存在電感L和輸出電容中,由于電感L的自感,在開關(guān)閉合時,電流增大的比較緩慢,即輸出不能立刻達到電源的電壓值。一定時間后,開關(guān)斷開,由于電感L的自感作用(可以形象的認為電感中的電流具有慣性作用),將保持電路中的電流不變,即從左到右繼續(xù)流。電流流過負載,從地返回,留到肖特基二極管的征集,經(jīng)過二極管返回電感L的左端,從而形成一個回路。通過控制PWM的占空就可以控制輸出的電壓。

          在開關(guān)閉合器件,電感儲存能量,在斷開期間釋放能量,所以電感L叫做儲能電感,二極管在開關(guān)斷開期間負責給L提供電流通路,所以二極管叫做續(xù)流二極管。當開關(guān)閉合時,電壓很小,所以發(fā)熱功率U*I就會很小,這就是開關(guān)電源高效率的原因。

          通過這里原理,我們就知道了為什么在DCDC設(shè)計的時候,輸出一定要有大電容,二極管和電感為什么一定要靠近IC。而且DCDC的后級濾波一定要好,因為內(nèi)部有開關(guān)頻率,噪聲很大。

          接下來講解下boost型DCDC電路:

          其基本模型如上圖,經(jīng)過我們對buck 電路的原理分析,對于BOOST 應(yīng)該很清楚了,同樣調(diào)整PWM的占空比,可以調(diào)節(jié)輸出,當PWM占空比為50%的時候,輸出電壓為輸入電壓的2倍,

          基本原理如下

          開關(guān)導(dǎo)通時, 輸入電壓流向電感, 電感電流線性增加,電感儲能增加,電源向電感轉(zhuǎn)移電能。

          開關(guān)斷開時, 電感電壓等于輸入電壓減去輸出電容的電壓, 電感電流減少,電感儲能減少, 電感儲能向負載轉(zhuǎn)移電能。

          通過這樣不斷的開關(guān)實現(xiàn)了DCDC升壓,但是這種結(jié)構(gòu)得到的電流比較小,通常在幾百毫安,而且效率不高。

          最后我們講解下隔離性DCDC,這種DCDC是無升壓降壓的說法,其實內(nèi)部可以理解為直流邊交流,然后再線圈耦合,后通過整流變成直流?;驹砜驁D如下:

          通過框圖大家很容易明白的,這里就不多說了,主要就是調(diào)整線圈的匝數(shù),調(diào)節(jié)輸出的。這種電源輸出具有輸出電流大的特點。



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