DC-DC器件選型

1、DC-DC電源1、開關(guān)電源概述2、開關(guān)電源主要技術(shù)指標3、開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu)4、buck電路分析5、buck電路器件選型概述一.DC converter理想?yún)?shù)： 1.輸出電壓為平滑的直流電壓，無交流諧波分量 2.輸出阻抗為零（電源內(nèi)阻為零） 3.快速的動態(tài)響應(yīng) 4.效率高，體積小二.DC&linear比較優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點DC-DC converter效率高，調(diào)節(jié)靈活，高輸出電流輸出紋波，開關(guān)噪聲大，瞬時恢復(fù)時間較慢，造價高linear噪聲小，造價低，結(jié)構(gòu)簡單，輸出紋波低效率低，只能降壓概述開關(guān)電源的分類:1、按電氣特性分為：隔離和非隔離兩種形式 隔離電源和非隔離電源的本質(zhì)區(qū)別是輸入輸出

2、是否相互隔離，通俗的講是輸入輸出是否共地；2、隔離電源按結(jié)構(gòu)形式可分為：正激式和反激式開關(guān)電源主要技術(shù)指標主要技術(shù)參數(shù)：1、輸入電壓范圍2、輸入頻率范圍3、輸入有效值電流 電源正常工作時的輸入電流有效值4、空載輸入功率 開關(guān)電源輸出空載時的有效輸入功率。 典型值：120V0.3W；240V0.5W5、輸出電壓范圍6、輸出電流或功率開關(guān)電源主要技術(shù)指標8、線性調(diào)整率 額定負載情況輸入最低電壓和最高電壓時的輸出電壓差 與額定輸出電壓的百分比。典型值：0.5%9、負載調(diào)整率 額定輸入電壓下最小負載和最大負載的輸出電壓差與額 定輸出電壓的百分比。典型值：0.5%10、輸出紋波及噪聲 典型值：1%11、

3、啟動時間 典型值：10ms13、輸出過流保護 常規(guī)時下降80%正常電壓或降為0V為過流保護，目前 輸出過流保護范圍：1.12.0倍額定電流，通?？勺詣?恢復(fù)。14、輸出過壓保護 目前輸出過壓保護點范圍：1.11.5倍額定電壓。 15、輸出短路保護 開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu)串聯(lián)型（buck converter）D = Ton/(Toff+Ton); D：占空比Ton：一周期內(nèi)管Q的導(dǎo)通時間Toff：一周期內(nèi)管Q的截止時間開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu)并聯(lián)型（boost converter）D = Ton/(Toff+Ton); D：占空比Ton：一周期內(nèi)管Q的導(dǎo)通時間Toff：一周期內(nèi)管Q的截止時間開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu)倒

4、極性（buck-boost converter）D=VO/(VIN+VO),CCMD = Ton/(Toff+Ton); D：占空比Ton：一周期內(nèi)管Q的導(dǎo)通時間 Toff：一周期內(nèi)管Q的截止時間Note:三種拓撲的占空比D，隨著VIN增大而減小buck電路分析Buck電路等效電路模型1、當開關(guān)S置于1時，電感流量增加，電感儲能，電感兩端的電壓極性與上圖標識相同；2、當開關(guān)置于2時，電感電流減小，電感釋能，電感端電壓極性倒置。3、當電源處于穩(wěn)態(tài)時，一周期內(nèi)電感電流的平均增量為0，即處于伏秒平衡狀態(tài)。buck電路分析 根據(jù)電感電流是否連續(xù)，buck電路可分為：A、連續(xù)電流模式CCM；B、不連續(xù)電

5、流模式DCM；C、邊界或邊界線導(dǎo)通模式。buck電路分析 CCM模式的基本關(guān)系buck電路分析 DCM模式的基本關(guān)系反饋方式：反饋方式： 電壓控制模式 電流控制模式優(yōu)點：對輸出負載變化響應(yīng)好；優(yōu)點：對輸入電壓的變化和負載的變化缺點：對輸入電壓和負載電流 響應(yīng)快，瞬時峰電流限制功能； 響應(yīng)慢，因為它需等負 缺點：D0.5開環(huán)不穩(wěn)定，峰值電流和 載電壓變化才能調(diào)節(jié)。 平均電流難以校正，容易發(fā)生次 諧波振蕩。buck電路分析 電源電源ICIC選型選型：1、電源IC的主要參數(shù)要求：輸入電壓Vin、輸出電壓Vo、最大輸出 電流Iomax。負載的工作電流一般選擇為IC最大電流的80%。2、性能要求：一般情

6、況下根據(jù)精度、效率、噪聲、體積等情況選擇 相應(yīng)的電源IC。例如射頻供電需選擇低噪聲的電源IC，一些小 模塊對體積有要求的需選擇封裝小、開關(guān)頻率高的電源IC 3、成本方面的要求。buck電路器件選型buck電路器件選型電感選型：電感選型：在buck電路中電感是一個功率器件，起著電生磁、磁生電的作用，它在電路中的特點如下：電感過小-紋波電流過大導(dǎo)致輸出紋波電壓過大電感過大-對電流有抑制能力強，導(dǎo)致動態(tài)響應(yīng)不好電感飽和，電流急劇增加，電感溫度升高，影響其它器件壽命。buck電路器件選型電感選型步驟電感選型步驟 電感公式推導(dǎo) 正常工作電流應(yīng)當是飽和電流和溫升電流之間最小值的80%，設(shè)計時留裕量。溫升電

7、流：當電感工作時溫度比原來增加若干度（一般定義為40度）時 的電流值。 飽和電流：一般是指電感值下降到30%時的電流 器件選型器件選型輸入電容輸入電容：目的：保持輸入電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)buck電路器件選型輸出濾波電容選型：輸出濾波電容選型：電容等效模型 紋波電壓由進入電容的電流、電容的寄生電阻ESR、寄生電容ESL和電容容量決定。 圖中iL是電感的電流，iLIo時，電感上的 電流不僅能滿足負載的消耗，同時還有剩 余，剩余部分給電容充電；電容充電過程 中由于ESR和C的作用會產(chǎn)生壓差。 充電過程中ESR產(chǎn)生的最大壓差為 ESR*0.5 I 充電過程中C引起的壓差 =T* I /（8*C）buck電路器件選型 上一頁描述的是電容充電過程中產(chǎn)生的壓差 即紋波電壓，同理當iL Io時，電容放電，同 樣會產(chǎn)生一個方向相反大小相同的壓差。所 以最終的紋波電壓為 U=T* I /（4*C）+ESR* I T為開關(guān)周期 buck電路器件選型MOS管選型：管選型：1、確定MOS管的額定電壓；2、確定MOS管的額定電流，該電流是負載 最大電流；3、計算損耗，主要包括阻抗損耗和開關(guān)損耗 阻抗損耗主要由MOS管的導(dǎo)通電阻（Rdson）決定 導(dǎo)通損耗=Irms2*Rdson 交越損耗是MOS管處于半導(dǎo)