設(shè)計(jì)開關(guān)電源的一點(diǎn)總結(jié) 希望能幫助大家
關(guān)于開關(guān)電源,其實(shí)沒有什么好寫的,或者說,已經(jīng)有很多專門寫開關(guān)電源的書,三言兩語(yǔ)也說不出什么來。但是以前有人問過我一些問題,現(xiàn)在想起來,總結(jié)下。
1,開關(guān)電源的占空比
初學(xué)者總是不明白占空比跟輸入電壓輸出電壓的關(guān)系。以buck型為例,因?yàn)閂out=D*Vin,所以會(huì)有人考慮怎么根據(jù)輸入電壓和輸出電壓改變占空比。這個(gè)問題讓我很難回答。
占空比是變化的,但不是根據(jù)輸出電壓和輸入電壓變化的。開關(guān)電源芯片和線性穩(wěn)壓芯片一樣,都是根據(jù)反饋來穩(wěn)定輸出的。芯片的DATASHEET上會(huì)有計(jì)算輸出電壓的公式,只要根據(jù)公式得到分壓電阻值就可以,不必考慮內(nèi)部是如何調(diào)整占空比的。
設(shè)計(jì)人員需要注意的是,占空比的范圍。不是所有的芯片都能達(dá)到100%,大多數(shù)只能到90%多,甚至更低。所以需要根據(jù)輸入電壓的范圍和輸出電壓,計(jì)算出需要的占空比是不是在芯片工作范圍內(nèi)。
2,開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)
很多。
降壓(buck)型,輸出電壓低于輸入電壓,最常見的一種結(jié)構(gòu);
升壓型,輸出電壓高于輸入電壓;
極性反轉(zhuǎn),一般是輸入正電壓,輸出負(fù)電壓;
汽車電子中常見上述三種,如果是要求輸入電壓變化范圍較大,有時(shí)高于輸出電壓,有時(shí)低于輸出電壓,可以先升壓再降壓,也可以用SEPIC型結(jié)構(gòu)。
具體各種類型的計(jì)算可以參考一些芯片資料。凌特公司的芯片資料,原理簡(jiǎn)單,計(jì)算公式列得詳細(xì),中文化做的也不錯(cuò),推薦電路也很多;國(guó)半公司也可以,芯片資料上可能不太詳細(xì),但是Application Notes里原理介紹很多,還有他們的模擬技術(shù)大學(xué),可惜沒有中文版。
推薦幾個(gè):
凌特:LTC1772 SOT-23 封裝恒定頻率電流模式降壓型 DCDC 控制器
凌特:LTC1871 寬輸入范圍,無(wú)需檢測(cè)電阻電流模式升壓,反激和SEPIC控制器
國(guó)半模擬技術(shù)大學(xué),開關(guān)電源(英文):
國(guó)半Application Notes:AN1484 Design a SEPIC Converter
3,同步整流
buck型開關(guān)電流有一個(gè)續(xù)流二極管,在這個(gè)二極管上并聯(lián)一個(gè)MOS管。這個(gè)是同步整流用的。
因?yàn)槎䴓O管導(dǎo)通時(shí),即使是肖特基二極管,壓降也有大概0.3V,在效率要求很高的場(chǎng)合,這是不允許的,所以要進(jìn)一步降低壓降。這個(gè)方法就是,在需要二極管導(dǎo)通時(shí),同時(shí)也將并聯(lián)的MOS管導(dǎo)通,達(dá)到減小壓降,減小損失的目的。
為什么不去掉二極管?因?yàn)?/font>MOS管的導(dǎo)通需要時(shí)間,不可能做到與二極管完全同步。在完全導(dǎo)通前,MOS管兩端壓降更大。這個(gè)時(shí)候還是需要二極管續(xù)流的。
順便說一句,同步整流除了增加一個(gè)MOS管外,同步整流的控制器也比BUCK或者升壓控制器貴很多,所以,成本優(yōu)先的產(chǎn)品里慎重使用。
4,變壓器。
這個(gè)是正激,或者是反激變化器,SEPIC型有時(shí)也用。
最常用的buck或者生涯型開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是只有一路輸出。更多時(shí)候我們需要幾路不同的輸出,所以,這時(shí)候變壓器就方便多了,多繞一組線圈就可以。
變壓器的線圈繞法,磁芯的選擇又是一門很深的學(xué)問,我也沒有深入了解過,不多寫了。
開關(guān)電源的設(shè)計(jì),其實(shí)還是有很多搞頭的。但是不管是什么電路,作為應(yīng)用,只要了解到基本結(jié)構(gòu),以后不管怎么變化,都不會(huì)不清楚了。最基本的電路,只要設(shè)計(jì),或者調(diào)試過幾次,基本的原理也應(yīng)該明白了。(當(dāng)然,如果專門做研究,另當(dāng)別論)
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