<meter id="pryje"><nav id="pryje"><delect id="pryje"></delect></nav></meter>
          <label id="pryje"></label>

          新聞中心

          EEPW首頁(yè) > 元件/連接器 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 多相DC-DC變換器簡(jiǎn)介

          多相DC-DC變換器簡(jiǎn)介

          作者: 時(shí)間:2024-05-17 來(lái)源:EEPW編譯 收藏

          本文探討了在并聯(lián)工作的多個(gè)調(diào)節(jié)子電路之間分配輸出電流的電源。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202405/458884.htm

          在大電流應(yīng)用中,多相DC-DC轉(zhuǎn)換可以顯著提高的性能。在本文中,我將解釋多相降壓轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)和功能,在未來(lái)的文章中,我會(huì)介紹其優(yōu)缺點(diǎn),以幫助您決定哪些設(shè)計(jì)項(xiàng)目可能受益于多相而非單相調(diào)節(jié)方案。

          首先,讓我們簡(jiǎn)要回顧一下DC-DC轉(zhuǎn)換的基本知識(shí)。

          使用降壓轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)模式電壓調(diào)節(jié)

          以下電路(圖1)代表一個(gè)基本的調(diào)節(jié)器(也稱(chēng)為降壓轉(zhuǎn)換器):

          這個(gè)電路是一個(gè)異步降壓轉(zhuǎn)換器。在同步降壓拓?fù)渲?,低?cè)晶體管代替二極管。

           

          1.png

          圖1。這個(gè)電路是一個(gè)異步降壓轉(zhuǎn)換器。在同步降壓拓?fù)渲?,低?cè)晶體管代替二極管。圖片由德州儀器公司提供

          與線性不同,DC-DC轉(zhuǎn)換器可以通過(guò)利用“開(kāi)關(guān)模式”(即通斷電流)的優(yōu)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率。DC-DC轉(zhuǎn)換器的晶體管不是像線性調(diào)節(jié)中的情況那樣在用作可變電阻器的晶體管上耗散功率,而是完全導(dǎo)通或完全關(guān)斷,從而避免在低效率中間區(qū)域中操作。

          開(kāi)關(guān)電壓由晶體管輸出側(cè)的電感器-電容器電路濾波為穩(wěn)定的、降低的電壓。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí),電流通過(guò)電感器流向負(fù)載。另一方面,當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí),電感器保持電流流動(dòng)(回想一下,其電流不能瞬間改變)。在這種情況下,輸出電容器為所需的負(fù)載電流提供電荷存儲(chǔ)器。調(diào)節(jié)是通過(guò)反饋回路實(shí)現(xiàn)的,該反饋回路通過(guò)脈寬調(diào)制施加到晶體管柵極的控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓,從而改變導(dǎo)通狀態(tài)持續(xù)時(shí)間與截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)時(shí)間的比率。

          多相轉(zhuǎn)換架構(gòu)示例

          接下來(lái),讓我們看下圖2,它取自Renesas的DA9213/14/15多相降壓轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)表。

          這是DA9213的系統(tǒng)圖。

           2.png

          圖2:這是DA9213的系統(tǒng)圖。圖片由瑞薩提供[點(diǎn)擊放大]

          這些設(shè)備可提供高達(dá)20A的電流,適用于低電壓、高電流應(yīng)用,如為智能手機(jī)和平板電腦中的微處理器生成電源軌。我喜歡這張圖,因?yàn)樗@示了多相降壓轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu),而沒(méi)有傳達(dá)出在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)多相轉(zhuǎn)換所需的過(guò)于簡(jiǎn)單的想法。

          在右邊,你可以看到四對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和四個(gè)電感器。一對(duì)FET起到半橋驅(qū)動(dòng)器的作用,該半橋驅(qū)動(dòng)器控制通過(guò)一個(gè)電感器的電流,并且每個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)器加電感器支路是一個(gè)相(即,單獨(dú)的降壓轉(zhuǎn)換器的核心)。各相并聯(lián)運(yùn)行,并協(xié)同向負(fù)載提供電流(圖中的負(fù)載電流由輸出帽右側(cè)的電流源表示)。

          盡管圖中顯示了四個(gè)獨(dú)立的輸出電容器,但所有這些電容器都是并聯(lián)的;換句話說(shuō),輸出電容在物理上是分開(kāi)的,但在電學(xué)上是統(tǒng)一的。輸入電容也是如此。因此,相位不共享電感,但它們共享輸入和輸出電容。

          優(yōu)化的多相轉(zhuǎn)換是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,您可以在圖中看到DA9213包括相當(dāng)多的控制電路。串行接口允許微控制器讀取和寫(xiě)入與以下內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù):

          溫度故障

          電流限制

          輸出電壓目標(biāo)

          電壓斜坡率

          相位脫落和許多其他操作細(xì)節(jié)

          多相轉(zhuǎn)換——相位計(jì)時(shí)

          多相轉(zhuǎn)換的一個(gè)重要方面是應(yīng)用于相位的交錯(cuò)時(shí)序,實(shí)際上,多相轉(zhuǎn)換器也稱(chēng)為交錯(cuò)轉(zhuǎn)換器。交錯(cuò)通過(guò)向相位晶體管施加一系列控制脈沖以循環(huán)方式激活相位。

          圖3中的以下示意圖來(lái)自Reyes Portillo等人撰寫(xiě)并發(fā)表在《世界電動(dòng)汽車(chē)雜志》上的一篇研究論文,描述了為電動(dòng)汽車(chē)電池充電設(shè)計(jì)的異步多相降壓拓?fù)洹?/p>

          電動(dòng)汽車(chē)充電的同步多相降壓拓?fù)涫纠?/p>

           3.png

          圖3。電動(dòng)汽車(chē)充電的同步多相降壓拓?fù)涫纠?。圖片由Reyes Portillo等人提供

          此外,作者還提供了以下四個(gè)階段的時(shí)序圖(圖4)

          時(shí)序圖涵蓋了圖3所示相同示例的四個(gè)階段。

           4.png

          圖4。時(shí)序圖涵蓋了圖3所示相同示例的四個(gè)階段。圖片由Reyes Portillo等人提供

          晶體管的控制信號(hào)在示意圖中被描述為開(kāi)關(guān)Q1至Q4,并被實(shí)現(xiàn)為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET),從而產(chǎn)生一個(gè)周期,其中相位“輪流”進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。這就是所謂的交錯(cuò)。上面所示的特定方案包括控制信號(hào)中的相位到相位重疊,但重疊不是必需的。

          需要注意的一點(diǎn)是,這項(xiàng)研究的作者指出,控制信號(hào)重疊是有利的,至少在他們的使用場(chǎng)景中是這樣,因?yàn)樗藦碾娫醇橙〉妮斎腚娏鞯牟贿B續(xù)性。

          相電流與輸出電流

          在進(jìn)一步討論之前,重要的是要認(rèn)識(shí)到,盡管相位依次進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài),但它們不會(huì)“輪流”提供所有負(fù)載電流。正如當(dāng)控制信號(hào)關(guān)斷晶體管時(shí),獨(dú)立降壓調(diào)節(jié)器提供的電流不會(huì)降至零一樣,交錯(cuò)相在關(guān)斷狀態(tài)期間提供電流,并且這些電流的總和可用于負(fù)載。下圖(圖5)來(lái)自德州儀器公司的應(yīng)用程序說(shuō)明,將有助于澄清這一概念。

          TI應(yīng)用說(shuō)明中的示例框圖。

           5.png

          圖5。TI應(yīng)用說(shuō)明中的示例框圖。圖片由德州儀器公司提供

          首先,注意此方案中的相位控制信號(hào)如何不重疊。

          一旦控制信號(hào)變低并關(guān)斷晶體管,相電流就開(kāi)始減少,但這只會(huì)導(dǎo)致電流紋波,而不會(huì)導(dǎo)致相電流的損失。兩個(gè)紋波電流加在一起形成(紋波)和電流,因此,兩相系統(tǒng)中的每一相只負(fù)責(zé)最大負(fù)載電流的一半。同樣,四相系統(tǒng)中的每相都負(fù)責(zé)四分之一的最大負(fù)載電流。

          下圖如圖6所示,取自TI關(guān)于多相轉(zhuǎn)換好處的另一個(gè)應(yīng)用注釋?zhuān)宄仫@示了相電流的細(xì)節(jié)及其與輸出電流的關(guān)系。

          顯示相電流及其與輸出電流關(guān)系的示例。

           6.png

          圖6。顯示相電流及其與輸出電流關(guān)系的示例。圖片由德州儀器公司提供

          兩相具有大約5A的電感器電流,具有大約2A的峰間紋波,并且輸送到調(diào)節(jié)器的輸出電容的總電流是兩個(gè)5A相電流的總和。在接下來(lái)的文章中,我們將看到這種使用多個(gè)交錯(cuò)調(diào)節(jié)器子電路來(lái)提供更大的總電源電流的技術(shù)是多相DC-DC轉(zhuǎn)換好處的關(guān)鍵。

          總的來(lái)說(shuō),我希望這篇文章能讓你對(duì)一種電源技術(shù)有一些見(jiàn)解,這種技術(shù)在某些應(yīng)用中非常有利,但可能并不像它應(yīng)該的那樣廣為人知。如果你有機(jī)會(huì)將多相DC-DC轉(zhuǎn)換融入你的任何設(shè)計(jì)中,請(qǐng)隨時(shí)留言并分享你的經(jīng)驗(yàn)。




          評(píng)論


          相關(guān)推薦

          技術(shù)專(zhuān)區(qū)

          關(guān)閉
          看屁屁www成人影院,亚洲人妻成人图片,亚洲精品成人午夜在线,日韩在线 欧美成人 (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })();