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    感受DC-DC的強大魅力

    發布時間: 2018/7/6 9:16:06 | 653 次閱讀

    感受DC-DC的強大魅力


    DC-DC電源分類

    DC-DC開關電源分為三類:BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST。

    Buck變換器:也稱降壓式變換器,是一種輸出電壓小于輸入電壓的單管不隔離直流變換器。如圖1,Q為開關管,其驅動電壓一般為PWM(Pulse width modulation脈寬調制)信號,信號周期為Ts,則信號頻率為f=1/Ts,導通時間為Ton,關斷時間為Toff,則周期Ts=Ton+Toff,占空比D=Ton/Ts。其中BUCK型DC-DC只能降壓,降壓公式:Vo=Vi*D。

    Boost變換器:也稱升壓式變換器,是一種輸出電壓高于輸入電壓的單管不隔離直流變換器。開關管Q也為PWM控制方式,但占空比D必須限制,不允許在D=1的狀態下工作。電感Lf在輸入側,稱為升壓電感。Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式。

    BOOST型DC-DC只能升壓,升壓公式:Vo=Vi/(1-D)。如圖2

    Buck/Boost變換器:也稱升降壓式變換器,是一種輸出電壓既可低于也可高于輸入電壓的單管不隔離直流變換器,但其輸出電壓的極性與輸入電壓相反。Buck/Boost變換器可看做是Buck變換器和Boost變換器串聯而成,合并了開關管。BUCK-BOOST型DC-DC,即可升壓也可降壓,公式:Vo=(-Vi)*D/(1-D),D為充電占空比,既MOSFET導通時間。Buck/Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式,開關管Q也為PWM控制方式。如圖3

    DCDC開關電源的局限性

    開關性穩壓電源的效率很高,但輸出紋波電壓較高,噪聲較大,電壓調整率等性能也較差,特別是對模擬電路供電時,將產生較大的影響。參見表1、

    MPQ2128

    本文主要以高轉換效率MPQ2128為例,對開關電源進行分析。

    MPQ2128是MPS(美國芯源系統有限公司)推出的3MHz同步降壓開關穩壓器,輸出電流可以達到1A,輸入電壓范圍(2.5V~6V)、輸出電壓低至0.6V,內部有軟啟動控制以及短路保護功能。極低的靜態工作電流使得它適合電池供電的應用。MPQ2128的應用原理電路如圖4所示,其中EN為電源的使能端,高電平使能電源模塊。

    電子元器件的選擇及PCB設計注意事項

    電路元器件的選擇,需要根據手冊提供的參考公式進行計算,并預留一定的余量。反饋電阻的,一定程度上決定了輸出電壓的,在選擇的時候盡量選擇高的電阻。在電路設計的時候時,預留備用電阻R4的位置,方便調試時調整輸出電壓的值。由于制作工藝等原因,市面上多說電容存在虛標的行為,在選擇輸入輸出電容時,選擇其額定電壓是實際工作電壓的1.5-2倍為宜。電感的選擇同樣需要保留余量,電感允許通過的電流應大于電路實際工作電流的1.2倍以上,若對EMI有較高要求可采用包磁電感。另外在選擇電容器件的時候需要根據不同的場合選擇不同的電容器:

    ·      

    在高溫條件下使用的電容器應選用工作溫度高的電容器;

    ·      

    在潮濕環境中工作的電路,應選用抗濕性好的密封電容器;

    ·      

    在低溫條件下使用的電容器,應選用耐寒的電容器,這對電解電容器來說尤為重要,因為普通的電解電容器在低溫條件下會使電解液結冰而失效。


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