DC-DC電路分析

1、市場質(zhì)量部陳允保 Dec,2007 DC-DC的定義的定義 廣義：廣義：凡是直流變換成直流的電路都可稱為凡是直流變換成直流的電路都可稱為DC-DC 電路，常見的有電路，常見的有開關變換開關變換和和線性變換線性變換兩種方式。兩種方式。 狹義：狹義：通過通過開關變換開關變換方式將直流變換成直流的電路方式將直流變換成直流的電路 稱為稱為DC-DC電路。電路。 DC-DC電路必須有調(diào)整管，調(diào)整管工作于電路必須有調(diào)整管，調(diào)整管工作于開開 關狀態(tài)關狀態(tài)或或線性放大狀態(tài)線性放大狀態(tài)就決定了其工作方式。就決定了其工作方式。 線性變換方式效率低，只有線性變換方式效率低，只有30%50%，調(diào)整管需要，調(diào)整管需要

2、外加散熱板；外加散熱板； 開關變換方式效率最高可達開關變換方式效率最高可達98%，幾乎不需要外加散，幾乎不需要外加散 熱板。熱板。 DC-DC電路的分類電路的分類 1、升壓、降壓和變極性類、升壓、降壓和變極性類 2、電流反饋和電壓反饋類、電流反饋和電壓反饋類 3、隔離和非隔離類、隔離和非隔離類 4、同步和異步類、同步和異步類 同步類效率高，適合大功率場合，效同步類效率高，適合大功率場合，效 率可達率可達98%98%，應用較為廣泛，但紋波干擾，應用較為廣泛，但紋波干擾 大，在輸入輸出端需增加紋波抑制電路。大，在輸入輸出端需增加紋波抑制電路。 工作原理工作原理 如圖所示，基本電路由開關如圖所示，基

3、本電路由開關K（實際電（實際電 路中為三極管或者場效應管），續(xù)流二極路中為三極管或者場效應管），續(xù)流二極 管管D，儲能電感，儲能電感L，濾波電容，濾波電容C等構成。等構成。 當開關閉合時，電源通過開關當開關閉合時，電源通過開關K、電感、電感L給給 負載供電，并將部分電能儲存在電感負載供電，并將部分電能儲存在電感L以及電容以及電容 C中。由于電感中。由于電感L的自感，在開關接通后，電流的自感，在開關接通后，電流 增大得比較緩慢，即輸出不能立刻達到電源電壓增大得比較緩慢，即輸出不能立刻達到電源電壓 值。一定時間后，開關斷開，由于電感值。一定時間后，開關斷開，由于電感L的自感的自感 作用（可以比較形

4、象的認為電感中的電流有慣性作用（可以比較形象的認為電感中的電流有慣性 作用），將保持電路中的電流不變，即從左往右作用），將保持電路中的電流不變，即從左往右 繼續(xù)流。這電流流過負載，從地線返回，流到續(xù)繼續(xù)流。這電流流過負載，從地線返回，流到續(xù) 流二極管流二極管D的正極，經(jīng)過二極管的正極，經(jīng)過二極管D，返回電感，返回電感L的的 左端，從而形成了一個回路。左端，從而形成了一個回路。 通過控制開關閉合跟斷開的時間（即通過控制開關閉合跟斷開的時間（即PWM 脈沖寬度調(diào)制），就可以控制輸出電壓。如果通脈沖寬度調(diào)制），就可以控制輸出電壓。如果通 過檢測輸出電壓來控制開、關的時間，以保持輸過檢測輸出電壓來控制

5、開、關的時間，以保持輸 出電壓不變，這就實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。出電壓不變，這就實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。 在在LCD數(shù)字板上的應用數(shù)字板上的應用 1、降壓：、降壓： 2、升壓：、升壓： DC-DC 12V5V12V1.8V DC-DC DC-DC 12V33V 一、一、MC34063組成的組成的DC-DC電路電路 MC34063簡介：簡介： 1、能在、能在3.040V的輸入電壓下工作；的輸入電壓下工作； 2、帶有短路電流限制功能；、帶有短路電流限制功能； 3、低靜態(tài)工作電流；、低靜態(tài)工作電流； 4、輸出開關電流可達、輸出開關電流可達1.5A； 5、輸出電壓可調(diào)；、輸出電壓可調(diào)； 6、工作頻率從、工作頻率從

6、100HZ100KHZ； 7、可構成升降壓或反向電源變換器；、可構成升降壓或反向電源變換器； 8、基準電壓基準電壓VREF=1.25V。 MC34063內(nèi)部框圖：內(nèi)部框圖： 內(nèi)部框圖的電路解釋：內(nèi)部框圖的電路解釋： 振蕩器通過恒流源對外接在振蕩器通過恒流源對外接在3腳上的腳上的 定時電容不斷地充電和放電以產(chǎn)生振蕩波定時電容不斷地充電和放電以產(chǎn)生振蕩波 形。充電和放電電流都是恒定的，所以振形。充電和放電電流都是恒定的，所以振 蕩頻率僅取決于外接定時電容的容量。蕩頻率僅取決于外接定時電容的容量。 Vpp=800mV T=25us f=40KHz 與門的與門的C輸入端在振蕩器對外充電時為輸入端在振蕩

7、器對外充電時為 高電平，高電平，D輸入端在比較器的輸入電平低輸入端在比較器的輸入電平低 于閾值電平時為高電平，當于閾值電平時為高電平，當C和和D輸入端都輸入端都 變成高電平時觸發(fā)器被置為高電平，輸出變成高電平時觸發(fā)器被置為高電平，輸出 開關管導通，反之當振蕩器在放電期間，開關管導通，反之當振蕩器在放電期間， C輸入端為低電平，觸發(fā)器被復位，使得輸入端為低電平，觸發(fā)器被復位，使得 輸出開關管處于關閉狀態(tài)。輸出開關管處于關閉狀態(tài)。 穩(wěn)壓原理：當輸出電壓升高，穩(wěn)壓原理：當輸出電壓升高，5腳分腳分 得的電壓相應升高，高于得的電壓相應升高，高于1.25V時時 比較器比較器 翻轉為低電平，與門輸出低電平，

8、觸發(fā)器翻轉為低電平，與門輸出低電平，觸發(fā)器 輸出低電平，開關管提前截止，對電感的輸出低電平，開關管提前截止，對電感的 儲能減小，輸出電壓降低。儲能減小，輸出電壓降低。 峰值電流峰值電流Ipk感應端感應端7腳，通過檢腳，通過檢 測連接在測連接在Vcc和和7腳之間電阻上的壓腳之間電阻上的壓 降來完成電流限制功能。降來完成電流限制功能。 當當7腳檢測到電阻上的電壓降超腳檢測到電阻上的電壓降超 過過300mV時，電流限制電路開始工時，電流限制電路開始工 作，這時通過作，這時通過3腳對定時電容進行快腳對定時電容進行快 速充電，以減少充電時間和輸出開速充電，以減少充電時間和輸出開 關管的導通時間，結果使得

9、輸出開關管的導通時間，結果使得輸出開 關管的關閉時間延長，達到限定輸關管的關閉時間延長，達到限定輸 出電流的目的。出電流的目的。 MC34063組成的升壓電路：組成的升壓電路： Vout=（1R2/R1）1.25=（147/2.2） 1.25=27.95V Iout=0.3/Rsc=0.3/0.22=1.36A（最大限定電流）（最大限定電流） MC34063組成的降壓電路：組成的降壓電路： Vout=（1R2/R1）1.25=（13.6/1.2） 1.25=5V Iout=0.3/Rsc=0.3/0.33=0.9A（最大限定電流）（最大限定電流） MC34063組成的反極性電路：組成的反極性電

10、路： Vout=（1R2/R1）1.25=（18.2/0.953） 1.25=12V Iout=0.3/Rsc=0.3/0.24=1.25A（最大限定電流）（最大限定電流） MC34063組成的電流擴展電路：組成的電流擴展電路： MC34063組成的正負電壓電路：組成的正負電壓電路： MC34063組成的隔離輸出電路：組成的隔離輸出電路： 在在LCD數(shù)字板上的應用（冠捷）：數(shù)字板上的應用（冠捷）： 二、二、 LM2596降壓型降壓型DC-DC電路電路 LM2596簡介：簡介： 1、3.3V/5V/12V的固定電壓輸出和可調(diào)電壓輸出的固定電壓輸出和可調(diào)電壓輸出 2、可調(diào)輸出電壓范圍、可調(diào)輸出電壓

11、范圍1.2V37V4% 3、輸入可高達、輸入可高達40V，輸出線性好且負載可調(diào)節(jié)，輸出線性好且負載可調(diào)節(jié) 4、150KHz的內(nèi)部振蕩頻率，輸出電流可高達的內(nèi)部振蕩頻率，輸出電流可高達3A 5、低功耗待機模式，典型值為、低功耗待機模式，典型值為80A 6、TTL斷電能力，具有過熱保護和限流保護功能斷電能力，具有過熱保護和限流保護功能 7、外圍電路簡單，僅需、外圍電路簡單，僅需4個外接元件個外接元件 8、基準電壓基準電壓VREF=1.235V LM2596內(nèi)部框圖：內(nèi)部框圖： LM2596各腳功能：各腳功能： PinSymbolDescription 1VIN電源輸入電源輸入 2OUTPUT 輸出

12、端。輸出端。有固定的有固定的3.3V、5V、12V輸出（后輸出（后 綴分別為綴分別為-3.3、-05、-12），也有），也有1.2V37V可調(diào)輸出可調(diào)輸出 3GND地地 4Feedback反饋反饋 5ON/OFF 芯片起動和關斷端。芯片起動和關斷端。該腳為低該腳為低 電平時芯片起動，該腳為高電平時芯片關斷電平時芯片起動，該腳為高電平時芯片關斷 5V固定輸出典型應用：固定輸出典型應用： 可調(diào)節(jié)輸出典型應用：可調(diào)節(jié)輸出典型應用： 在在LCD數(shù)字板上的應用（數(shù)字板上的應用（26H/GM21）：）： GM21機芯無機芯無Q6,5腳直接接地。腳直接接地。 三、三、MP9583降壓型降壓型DC-DC電路電

13、路 MP9583簡介：簡介： 3A輸出電流，可編程軟起動輸出電流，可編程軟起動 0.1的內(nèi)部功率的內(nèi)部功率MOSFET開關開關 輸出接陶瓷電容具有低輸出接陶瓷電容具有低ESR的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性 可達可達95%的效率，的效率，20uA的關斷模式電流的關斷模式電流 固定的固定的385KHz工作頻率工作頻率 過熱保護，周期性的過流保護，欠壓鎖定過熱保護，周期性的過流保護，欠壓鎖定 輸入工作電源范圍寬：輸入工作電源范圍寬：4.75V-23V 輸出可調(diào)范圍：輸出可調(diào)范圍：1.22V-21V 基準電壓：基準電壓：VREF=1.222V MP9583內(nèi)部框圖：內(nèi)部框圖： MP9583各腳功能：各腳功能： Pi

14、n SymbolDescription 1BS自舉電容自舉電容 2IN電源輸入電源輸入 3SW開關輸出開關輸出 4GND地地 5FB反饋反饋 6COMP補償補償 7EN 使能使能,高電平開，低電平關，開路自動起動高電平開，低電平關，開路自動起動 8SS軟起動軟起動 2.5V固定輸出典型應用：固定輸出典型應用： VOUT=1.222（1R1/R2） 在在LCD數(shù)字板上的應用（數(shù)字板上的應用（MS89）：）： 四、四、MP1411降壓型降壓型DC-DC電路電路 MP1411簡介：簡介： 2A輸出電流，可達輸出電流，可達95%的效率的效率 0.2的內(nèi)部功率的內(nèi)部功率MOSFET開關開關 輸出接陶瓷電

15、容具有低輸出接陶瓷電容具有低ESR的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性 23uA的關斷模式電流，可編程的欠壓鎖定的關斷模式電流，可編程的欠壓鎖定 固定的固定的380KHz工作頻率工作頻率 過熱保護，周期性的過流保護過熱保護，周期性的過流保護 輸入工作電源范圍寬：輸入工作電源范圍寬：4.75V-18V 輸出可調(diào)范圍：輸出可調(diào)范圍：0.92V-16V 基準電壓：基準電壓：VREF=0.92V MP1411內(nèi)部框圖：內(nèi)部框圖： MP1411各腳功能：各腳功能： Pin SymbolDescription 1、3NC不連接不連接 2BS自舉電容自舉電容 4IN電源輸入電源輸入 5SW開關輸出開關輸出 6GND地地 7FB

16、反饋反饋 8COMP補償補償 9EN 使能，使能，高電平開，低電平關，開路自動起動高電平開，低電平關，開路自動起動 10SS軟起動軟起動 3.3V固定輸出典型應用：固定輸出典型應用： VOUT=0.92（1+R1/R2） 在在LCD數(shù)字板上的應用（數(shù)字板上的應用（MC77）：）： 五、五、SC1102組成的組成的DC-DC電路電路 SC1102簡介：簡介： 1、基準電壓基準電壓VREF= 1.265V 2、效率高達、效率高達95%的同步運行的同步運行 3、Rds電流感應電流感應 4、芯片內(nèi)具有電源和過壓保護功能、芯片內(nèi)具有電源和過壓保護功能 5、很少的外部元件、很少的外部元件 6、軟起動功能、

17、軟起動功能 7、芯片使能功能、芯片使能功能 SC1102內(nèi)部框圖：內(nèi)部框圖： SC1102各腳功能：各腳功能： 3.3V固定輸出典型應用：固定輸出典型應用： VOUT=(1+R9/R8)1.265 在在LCD數(shù)字板上的應用（數(shù)字板上的應用（GC32）：）： 六、六、IRU3037組成的組成的DC-DC電路電路 IRU3037簡介：簡介： 1、運行于單、運行于單5V或或12V供電的同步控制器供電的同步控制器 2、內(nèi)部、內(nèi)部200KHz固定頻率電壓模式固定頻率電壓模式 3、軟起動功能、軟起動功能 4、500mA峰值輸出激勵能力峰值輸出激勵能力 5、當控制、當控制MOSFET短路時保護輸出短路時保護

18、輸出 6、基準電壓基準電壓VREF=1.25V IRU3037內(nèi)部框圖：內(nèi)部框圖： IRU3037各腳功能：各腳功能： PinSymbolDescription 1FB反饋端反饋端 2VCC內(nèi)部低側供電內(nèi)部低側供電 3LDrv低側激勵輸出低側激勵輸出 4GND地地 5HDrv高側激勵輸出高側激勵輸出 6VC內(nèi)部高側供電內(nèi)部高側供電 7COMP補償補償 8SS/SD軟起動軟起動 3.3V固定輸出典型應用：固定輸出典型應用： VOUT=(1+R6/R5)1.25 在在LCD數(shù)字板上的應用（數(shù)字板上的應用（MS18）：）： 七、七、DC-DC電路檢修注意事項電路檢修注意事項 DC-DC電路效率高，溫升低，元件少，電路效率高，溫升低，元件少， 因此故障率相對較低，檢修也較容易。但因此故障率相對較低，檢修也較容易。但 輸出開關管、續(xù)流二極管接有感性負載，輸出開關管、續(xù)流二極管接有感性負載， 且工作頻率高、電流大，因此輸出部分的且工作頻率高、電流大，因此輸出部分的 元件故障率相對高一些。元件故障率相對高一些。 DC-DC電路輸出開關管有三極管和電路輸出開