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DC_DC BUCK 变换器 设计问题

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发布时间: 2013-1-17 09:39

正文摘要:

7 Y. S3 o3 N7 |. J* o% |1 e+ r 请问下图中D1除了在Q1截止,Q2导通的时候,D1导通提供回流路径,还有没有其他的作用?) O! m3 {# ?3 \ 很多器件的参考设计都没有使用D1,请大家指点下,加上D1有什么好处没有

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jacklee_47pn 发表于 2013-1-18 19:50
本帖最后由 jacklee_47pn 于 2013-1-18 19:59 编辑
9 ]  g% C, K# L( l, q) o; A' N" j% _  U
(1) D1 算是續流二極管,他的作用同等 Q2。
9 m( v& U8 e2 ?(2) 當有 D1 、沒有 Q2 的時候,稱為異步式 Buck (Asynchronous Buck)。) g3 Z. s9 P2 \& h
(3) 當沒有 D1 、有 Q2 的時候,稱為同步式 Buck (Synchronous Buck)。& Q" m6 j) ?2 T2 \, {1 r; N7 t
(4) 異步式 Buck 和同步式 Buck,差異是在續流的電位差,所以同步式Buck效率會比較高。1 C' i4 ~' u5 {1 v% ]
  因為 D1 有 VF 電壓(約0.4V),Q2的VDS電壓則是 I(d)*R(dson),如果 R(dson)=0.07 歐姆,Id=3A,VDS才約0.21V。: w" p6 B' u& j% t. e/ s
  所以能量損耗 Q2 會小於 D1 。' r$ f8 S& Q! U$ {+ ]: f
(5) 同步式 Buck 在作用的時候,當 Q1 關閉 Q2 打開的時候(同時動作), VIN 電壓會直接下地,電流過大打穿 Q1 和 Q2 。
  t8 F! H9 k" ]  通常會設計Q1先關閉,等待一少許時間後Q2再被打開。當Q1和Q2都關閉的這個時間很難拿捏(會影響續流效率)。
7 H, m3 V& ~9 k( S9 ^' |- o/ J0 r(6) 為了提升續流時間,也就是Q1關畢、 Q2 尚未打開之前,所以利用 D1 來做續流動作。1 N8 U! G9 z2 U. k3 N6 g) ^2 B
(7) 如果 Q2 裡面有保護逆向二極管,並且保護逆向二極管的電流夠大,VF 也夠低,其實 D1 也可以不使用。
duzz 发表于 2013-2-22 11:57
kevin890505 发表于 2013-2-20 23:48 - U/ H6 L- F9 u1 d
首先不好意思,前面开始回复时候没有仔细想,还以为和普通BUCK没什么区别,所以还付了一般BUCK的图。是 ...

' w- F# L1 `, a, B! y37楼正解,而且很谦虚,大神啊
kevin890505 发表于 2013-2-20 23:48
本帖最后由 kevin890505 于 2013-2-21 08:44 编辑
0 p& J  [0 A3 U4 ~; I
xingnuolgsx 发表于 2013-2-16 15:23
( y+ @8 a# p% e3 b隔了这么多天,再看这个帖子,还是有一些不明白的地方,还望各位赐教!9 d. |3 }! r) s2 c6 M. }
1、按照版主的解释,“有Q2没有D ...
6 [! o/ g2 c2 I

3 l* w) H: q( x/ @首先不好意思,前面开始回复时候没有仔细想,还以为和普通BUCK没什么区别,所以还付了一般BUCK的图。是我理解错了讨论主题。
9 T6 L$ H% \. Z( `关于你的问题:
- z0 n" A, ~8 `$ N1 l' K' {! \. v1,Q2和D1是略有重复,但是重复是有原因的,如19L版主的解释,因为这种桥式驱动存在一个死区时间的问题,就是两个管子的打开和关闭必须错开,如果一个打开的瞬间另一个关闭,而打开和关闭都是需要时间的,就会在一个瞬间导致两个管子都处于微导通状态,基本就是短路了,很显然电路就冒烟了。而这个二极管在这个死区时间内就可以起到须流作用了。等低侧的MOS完全打开后这个二极管就被短路了。具体的时序如图。
, x0 ^6 w6 \+ X7 T7 a7 R. i$ m2,你的理解没错,MOS到导通后电流是从S到D的,这个MOS的作用和二极管一样,就是须流。但是半桥为什么要浪费一个MOS呢,显然是有优势的,和只有D1的电路相比,在Q1导通时候是一样的。但是区别在后Q1关闭时候,后级的环路构成不一样,一个是有LC+MOS构成,一个是由LC+D构成。比较下区别,NMOS在完全导通时候体二极管消失,电阻是30m欧左右甚至更低,假设负载是5A,那么消耗的功率大约就是5A*5A*0.03=0.75,但是对于只由二极管构成的电路,二极管的压降就算只有0.4V,功耗就有0.4*5=2W,几乎差了3倍,结果就显而易见了。

2.jpg (83.78 KB, 下载次数: 3)

2.jpg
xingnuolgsx 发表于 2013-2-20 11:27
kevin890505 发表于 2013-1-22 13:57
! H0 {5 ?$ k. k- R2 C4 @7 L0 ^1,只要是独立的MOS管,都有体二极管,这个图片没画,不表示没有。这个图中的2个MOS都有,方向从下指向上, ...
5 R# d0 q& j( N% W* V- c0 y7 E
拜托帮我解答一下35楼的问题呗,谢谢啦!
xingnuolgsx 发表于 2013-2-16 15:23
kevin890505 发表于 2013-1-22 13:57 % F/ q6 d" t- W$ b) w% _3 a
1,只要是独立的MOS管,都有体二极管,这个图片没画,不表示没有。这个图中的2个MOS都有,方向从下指向上, ...
/ x* @* Y) Q$ @) @% N0 t& n
隔了这么多天,再看这个帖子,还是有一些不明白的地方,还望各位赐教!3 N, r$ [2 c% I1 d0 }
1、按照版主的解释,“有Q2没有D1时,是同步buck,而有D1没有Q2时,是异步buck,为了避免Q1、Q2被击穿,在设计是,将Q1先关闭,等待少许时间后Q2导通,在等待的少许时间内(Q1、Q2均关闭)用D1来作续流用”,这里Q2存在体二极管,即使Q2没有导通,体二极管也可以用作续流啊,为什么图中既有Q2也有D1呢?个人总感觉Q2和D1重复使用了,如果同时使用时,在Q1关闭,Q2导通时,起到续流作用的到底是Q2的体二极管还是D1本身呢?
) N" A5 R6 `6 h$ u8 \因为我们公司的两个产品中,DC-DC buck均用的是NCP3020A,两个电路中分别只用了Q2和D1做续流用。
, F1 Q( Z( z; i! B3 z+ |- q, F2 i
5 N. C, s0 c4 M9 y7 i
( \% q: ?% y2 ] 2、当Q2导通时,NMOS管的G极电压Vg>0,Vs=0,Vd<0,那么Q2 MOS管导通后的电流方向是从S流向D极?这一点不是很能理解。
8 n. l6 e+ f6 P, [9 c* Q, }6 q% Y! T' M- c/ U# I9 L
kevin890505 发表于 2013-1-22 13:57
xingnuolgsx 发表于 2013-1-22 11:08
% E/ v+ f. Y2 V" [2 |8 M# R还有一个问题是MOS管的体二极管用作续流时,电流方向是从二极管的正极流向负极(即从S极至D极),而N沟道 ...
/ W* z2 o! G3 W8 O; P8 T
1,只要是独立的MOS管,都有体二极管,这个图片没画,不表示没有。这个图中的2个MOS都有,方向从下指向上,刚好和续流方向一致。
4 n( I+ Q5 ]9 F  m. F2,开关电源除了小部分低压小电流的拓扑外,因为工艺,导通电阻,损耗,综合性能等多方面因素,基本没有用PMOS的,这种桥式整流,更不会用了,所以你可以不用考虑PMOS的情况。
liu19850810 发表于 2013-1-22 13:54
弄得太复杂了,这 说明基础知 识掌握的不扎实,本身 就是  电感中电流不能突 变
xingnuolgsx 发表于 2013-1-22 11:08
kevin890505 发表于 2013-1-21 20:18
) U1 D0 P4 ^6 H  oMOS工艺决定独立的MOS管有一个体二极管,由于MOS工作频率还是比较高的,所以这个体二极管近似于快速恢复 ...
8 C" w3 h3 R  }# H/ B1 P9 i
还有一个问题是MOS管的体二极管用作续流时,电流方向是从二极管的正极流向负极(即从S极至D极),而N沟道MOS管导通时电流方向应该是从D极流向S极的啊,这不矛盾吗?
xingnuolgsx 发表于 2013-1-22 10:51
kevin890505 发表于 2013-1-21 20:18
9 _- H4 B4 l# Z6 aMOS工艺决定独立的MOS管有一个体二极管,由于MOS工作频率还是比较高的,所以这个体二极管近似于快速恢复 ...
8 V& }. i3 b5 ]5 `% ?9 [& _( Y/ E
如果是这样的话,那么LZ上传的图中Q2(没有体二极管)就没有起到任何作用了。按照版主说的,在Q1断开、Q2导通的之前,二极管D1起到续流的作用,但图中Q2没有体二极管,所以在Q1断开后,起到续流作用的只能是二极管D1,所以说Q2就没有任何作用,是这样的吗?还是我的思维有问题,请赐教。
kevin890505 发表于 2013-1-21 20:18
本帖最后由 kevin890505 于 2013-1-21 20:21 编辑 3 d5 B* m+ P# L% Q2 i% P, g' b
xingnuolgsx 发表于 2013-1-21 16:13
4 ?$ k- [. x5 c- b0 |9 I麻烦帮忙解答一下25楼的问题,版主说Q2的作用是续流,不是很理解,求解答,谢谢!

2 N3 u+ Y) X# X) X- [6 S/ [
  x6 y$ @- a7 i6 sMOS工艺决定独立的MOS管有一个体二极管,由于MOS工作频率还是比较高的,所以这个体二极管近似于快速恢复二极管。这个二极管在电流足够的情况下可以替代后面独立的续流二极管,损耗P和导通电阻有关,而好多MOS在完全导通时候电阻在0.1甚至更低,所以这个二极管比后面的肖特基二极管更好,作用也和其相当。但是要考虑电流。
xingnuolgsx 发表于 2013-1-21 16:13
kevin890505 发表于 2013-1-21 13:06
; t4 \/ L( D1 p7 n2 p$ T) a好吧,我思维有问题。
/ ~' }8 Y5 ?. O有二极管续流,没有二极管没有电流这是对的。我说有二极管钳位,没有二极管不钳 ...
0 h  N* Q7 `! ~; G8 ^
麻烦帮忙解答一下25楼的问题,版主说Q2的作用是续流,不是很理解,求解答,谢谢!
zlpkcnm 发表于 2013-1-21 15:11
kevin890505 发表于 2013-1-21 13:06
& ~2 R4 ]  N5 M! Q) c好吧,我思维有问题。7 u# u# t4 z0 J5 c6 Z' H  Q0 \& n
有二极管续流,没有二极管没有电流这是对的。我说有二极管钳位,没有二极管不钳 ...

  y6 c- G2 T+ u7 u好吧,不是每个人对这个同一个电路的看法都一致的。至于这个钳位作用,我们真没必要去争论了,没那个必要,也没有意义,可能以前就有争论过。很多资料现在都没有去提及钳位二字,可能就是在避开这个话题,这紧紧是我个人的猜测而已。% `* C0 G& Q* H+ ]2 ?2 Y" u
; y0 l) r3 t  i/ O; b
还有就是,你给的这资料上提到了钳位二字,D1是用于保护Q1的;但我更倾向于,使用D1,使得压差很小的目的在于减小功耗,尽量提高电源转换效率。这可能就是所谓的横看成岭侧成峰吧。
. \* d3 G- Y7 v8 N  `还是那句话,我觉得闭合回路的需求才是使用二极管D1的最根本原因。这紧紧是我个人的看法。& n# _+ }' g% l( v+ I

) y, k8 v, W$ C很感谢你,不厌烦的回答了这么多次。+ z! H- t8 T; q8 ?6 C# ]
THANK YOU VERY MUCH!' }0 s2 z$ T' |7 \# B9 Q
kevin890505 发表于 2013-1-21 13:06
本帖最后由 kevin890505 于 2013-1-21 13:10 编辑
8 ?9 F* L/ |$ e8 @) D
zlpkcnm 发表于 2013-1-21 10:44 ' X7 b% h! O3 A3 I
大侠,没有二极管,都没有闭合回路怎么比。钳位作用是否有,必须要是一个完整电路的基础上比较。 逻辑要严 ...
5 F! W0 ?+ S: s8 n
$ S" H* l6 w% `7 i, P4 R/ c; m9 r5 p, f
好吧,我思维有问题。
: J% a8 ?! ?0 v4 u" p" i* f有二极管续流,没有二极管没有电流这是对的。我说有二极管钳位,没有二极管不钳位就是逻辑错误?再说还有就是开关管打开关闭过程呢。半桥,全桥,反激,正激复杂了,但还都是从最基本的BUCKBOOST延伸出去的而已。, k4 U! c4 W! y& q
这里的钳位不是稳压,是利用二极管正向压降,MOS体二极管同样也是。" b# |" m7 w8 [9 [9 q0 Q
给你本书,你要的东西在第8页。

par1[高清]开关电源设计[第二版].rar

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DC

xingnuolgsx 发表于 2013-1-21 11:21
本人不才,有一点还是没想明白,当Q1截止,Q2导通时,Q2的S极电位为0,D极电位应该是低于0V的,这时候Q2还能够处于饱和导通的状态吗?电流方向是从S极流向D极?还请各位大虾赐教,不胜感激
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