DC/DC转换器电路的设计技巧

2024-9-23 14:14| 查看: 153| 评论: 0

摘要: 一、正确理解DC/DC转换器 DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制。PWM控制型效 ...

一、正确理解DC/DC转换器
DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。: l c8 c9 p- L! V0 G
& N. h+ z0 t! _6 Z6 W

二、DC/DC转换器电路设计原理
DC-DC就是直流-直流变换，一般有升压(BOOST)、降压(BUCK型)两种。降压式DC/DC变换器的输出电流较大，多为数百毫安至几安，因此适用于输出电流较大的场合。降压式DC/DC变换器基本工作原理电路如下图所示。VT1为开关管，当VT1导通时，输入电压Vi通过电感L1向负载RL供电，与此同时也向电容C2充电。在这个过程中，电容C2及电感L1中储存能量。当VT1截止时，由储存在电感L1中的能量继续向 RL供电，当输出电压要下降时，电容C2中的能量也向RL放电，维持输出电压不变。二极管VD1为续流二极管，以便构成电路回路。输出的电压Vo经R1和 R2组成的分压器分压，把输出电压的信号反馈至控制电路，由控制电路来控制开关管的导通及截止时间，使输出电压保持不变。

三、DC-DC电路设计要考虑以下条件：
1.外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。) X$ W   m& u& O7 k
2. DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。
0 T0 c4 \6 E3 w7 G; n; k% v/ V4 @
0 C) y! s( |; d( G. W/ i) o
四、选择PWM IC要考虑的要点有：
1. PWM IC的最大输入电压。3 T, `# U$ q! [9 D4 A
7 s0 {' ^' U6 P+ B3 C0 C

2.PWM开关的频率，这一点的选择关系到系统的效率。对储能电感，电容的大小的选择也有一定影响。
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2 Y8 t/ T( o, n" x4 o, N; r& }; z
3.MOS管的所能够承受的最大额定电流及其额定功率，如果DC-DC IC内部自带MOS,只需要考虑IC输出的额定电流。8 U% k6 v/ q( f4 }
  g- I0 X0 X' t

4. MOS的开关电压Vgs大小及最大承受电压。  F6 Y( r8 F  p2 r" C1 |' f
" w+ q! U9 i: ], c! R

五、电感、二极管、电容的选择4 H/ V0 d* c4 ]& U7 Q8 W
1. 电感量：大小选择主要由开关频率决定，大小会影响电源纹波;额定电流，电感的内阻选择由系统功耗决定。; L7 w; P3 o: L2 ]+ |- h( K& {7 S
( T; [8 t3 e* T* x( V
2. 二极管：通常都用肖特基二极管。选择时要考滤反向电压，前向电流，一般情况反向电压为输入电源电压的二倍，前向电流为输出电流的两倍。$ F% E, w0 \5 U# I

3. 电容：电容的选择基于开关的频率，系统纹波的要求及输出电压的要求。容量和电容内部的等效电阻决定纹波大小(当然和电感也有关)。

% U; s  o# A; C4 N: ?4 \
六、如何得到一个电源纹波相对较小、对系统其他电路干扰相对较小，而且相对稳定可靠的DC-DC电路，需要对以上电路的原理做如下修改：6 v  V* P" E* F. V& ~2 x
$ h7 q7 @8 s. ]; g
1.输入部分：电源输入端需要加电感电容滤波。目的：由于MOS管的开关及电感在瞬间的变化会造成输入电源的波动，尤其是在系统耗电波动较大时，影响更为明显。
6 b% L+ u3 }0 m: a
; E, G& a' \. E+ U
2.输出部分：
(1)假定C2的选择的100uF是正确的，我们想得到更小的纹波，可以将100uF的电容改成两颗47uF的电容(基于相同类型的电容);如果100uF电容采用的是铝电解，可以在原来的基础上加一颗10uF的磁片电容或钽电容。

* t+ F' r( h! V& ^! V! C( K
(2) 在输出端再加一颗电容和一颗电容对原来的电源做一个LC滤波，会得到一个纹波更小的电源。

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总之，DC-DC转换器为整个系统中的各个电路供电。只有掌握DC/DC转换器电路设计的技巧，把所有要考虑的因素考虑全面，才能提高系统的整体性能，达到各个电路的性能效果的体现。

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