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DC/DC电源设计知多少?

时间:2017-06-16 来源:
对于DCDC,大家都不陌生,因为就是开关电源,当然还有AC/DC,通常的AC/DC,都是110V或者220V交流变换为直流电源,我们这里先来讨论DCDC电源设计。 DCDC电源类型分为2种,一种是隔离性,一种是非隔离型。隔离型DCDC 的意思是输出的GND和输入的GND是无关系的,也成为悬浮电源。常见的DC-DC芯片大都是非隔离型的。隔离性的电源,是双向,也叫做升压降压类型,非隔离型的,分为boost 和buck两种。 首先我们来说下非隔离的DC-DC原理,这类电源又分为boost和buck,即为升压和降压模式。首先分析下DCDC降压电路:  
Buck 模式DCDC 结构主要由输入电容、功率MOS管、PWM模块、肖特基二极管、功率电感、输出电容和输出调节电阻构成。DCDC开关电源这种结构模式决定了它输出噪声比较大。 接下来我们分析下工作原理,当功率MOS(以后简称开关),闭合时,电源通过电感给负载供电,并将电能储存在电感L和输出电容中,由于电感L的自感,在开关闭合时,电流增大的比较缓慢,即输出不能立刻达到电源的电压值。一定时间后,开关断开,由于电感L的自感作用(可以形象的认为电感中的电流具有惯性作用),将保持电路中的电流不变,即从左到右继续流。电流流过负载,从地返回,留到肖特基二极管的征集,经过二极管返回电感L的左端,从而形成一个回路。通过控制PWM的占空就可以控制输出的电压。 在开关闭合器件,电感储存能量,在断开期间释放能量,所以电感L叫做储能电感,二极管在开关断开期间负责给L提供电流通路,所以二极管叫做续流二极管。当开关闭合时,电压很小,所以发热功率U*I就会很小,这就是开关电源高效率的原因。 通过这里原理,我们就知道了为什么在DCDC设计的时候,输出一定要有大电容,二极管和电感为什么一定要靠近IC。而且DCDC的后级滤波一定要好,因为内部有开关频率,噪声很大。 接下来讲解下boost型DCDC电路:  
其基本模型如上图,经过我们对buck 电路的原理分析,对于BOOST 应该很清楚了,同样调整PWM的占空比,可以调节输出,当PWM占空比为50%的时候,输出电压为输入电压的2倍, 基本原理如下 开关导通时, 输入电压流向电感, 电感电流线性增加,电感储能增加,电源向电感转移电能。 开关断开时, 电感电压等于输入电压减去输出电容的电压, 电感电流减少,电感储能减少, 电感储能向负载转移电能。 通过这样不断的开关实现了DCDC升压,但是这种结构得到的电流比较小,通常在几百毫安,而且效率不高。 最后我们讲解下隔离性DCDC,这种DCDC是无升压降压的说法,其实内部可以理解为直流边交流,然后再线圈耦合,后通过整流变成直流。基本原理框图如下:  
通过框图大家很容易明白的,这里就不多说了,主要就是调整线圈的匝数,调节输出的。这种电源输出具有输出电流大的特点。
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