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2024-07-18 08:00| 来源: 网络整理| 查看: 265

任何电子产品都离不开电源的设计,其中DCDC是使用频率最高的。

DCDC共分三种,降压电路,升压电路,升降压电路,常用的是前两种。

BUCK:

此拓扑结构几乎是所有DCDC降压电路的模型

原理分析:

1、开关管导通时,环路由Vi,S,L,C构成。 此时负载由Vi供电,Vi同时还对电感L进行充电;

2、开关管断开时,环路由L,C,D构成。S断开时, (电感的作用:根据公式I=C*du/dt,电容电压发生突变,dt则无穷小,电流则无穷大。为了抑制电流我们加入电感,因为电感的电流不可以突变的特性,很好的抑制了通过电容的电流)由于电感L的电流不能突变,在电感两端产生感应电压,感应电压继续给负载供电,通过二极管D形成回路。(二极管的作用:若无二极管,当MOS管关闭时,输出端没有电流流过,违背了电感的电流不能突变的原则。为了持续产生电流,反接一个续流二极管,产生一个放电回路的同时,又可以防止其短路)

器件分析:

1、S,产品PWM波的关键器件,如果断路,输出电压为0V;如果短路,输出电压为Vi,将烧毁负载元器件;(实际应用中此处为mos管)

2、L,降压的核心器件,如果断路,输出电压0V;如果短路,输出电压为Vi,将烧毁负载元器件;

3、C,稳定输出电压的作用;

4、D,续流二极管,开关管断开时,给L的的续流提供回路,如果断路,输出电压出现尖峰,偏低等;如果短路,将损坏开关管。(同步Buck电路即:用mos管替代此处的二极管)

原理设计分析:

分析发现,输出电压与PWM的占空比有关,占空比越大,开关管截至时间越长,VI供电的时间越长,输出电压越高, 公式如下: Vo = Vi*D。 D为占空比,通常取值0.2至0.8。

PCB设计分析:

原则,使环路最小,环路越小,辐射越小。(Buck电路输入环路比较重要)

BOOST:

此拓扑结构几乎是所有DCDC升压电路的模型。

原理分析:

1、开关管导通时,环路由Vi,L,S构成。 此时Vi对L充电,负载由C供电;

2、开关管断开时,环路有Vi,L,D,C构成。S断开时,由于电感L的电流不能突变,在电感两端产生感应电压,感应电压与Vi合在一起给负载供电,同时对C充电。

器件分析:

1、S,产品PWM波的关键器件,如果断路,输出电压为Vi;如果短路,电感烧毁;

2、L,升压的核心器件,如果断路,输出电压0V;如果短路,电源将短路;

3、C,稳定输出电压的作用,由于S导通时,完全由C给负载供电,所以C需要的容值比较大,否则,纹波很大;

4、D,整流二极管,如果断路,输出电压0V;如果短路,输出不稳定。

原理设计分析:

分析发现,输出电压与PWM的占空比有关,占空比越大,开关管截至时间越长,Vi与L的感应电压供电的时间越长,输出电压越高, 公式如下: Vo = Vi*(1/(1-D))。   Dmax = 0.9, Vomax = 10*Vi

PCB设计分析:

原则,使环路最小,环路越小,辐射越小。(Boost电路输出环路比较重要)

DC/DC电源指直流转换为直流的电源,从这个定义上看,LDO(低压差线性稳压器)芯片也应该属于DC/DC电源,但一般只将直流变换到直流,且这种转换是通过开关方式实现的电源称为DC/DC电源。

一、工作原理

要理解DC/DC的工作原理,首先得了解一个定律和开关电源的三种基本拓扑(不要以为开关电源的基本拓扑很难,你继续往下看)。

1、电感电压伏秒平衡定律

一个功率变换器,当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态,在开关电源中,被称为稳态。稳态下,功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律:对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器,有源开关导通时加在滤波电感上的正向伏秒一定等于有源开关截止时加在该电感上的反向伏秒。



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