當(dāng)前位置:首頁 > 公眾號(hào)精選 > 松哥電源
[導(dǎo)讀]在實(shí)際的應(yīng)用中,電子系統(tǒng)會(huì)遇到一些超低壓差的BOOST變換器,如基于USB供電的系統(tǒng),由于考慮到USB線上的壓降,會(huì)采用一個(gè)升壓的BOOST變換器,將電壓升到5V以上,如5.15V,5.2V或5.25V。通常USB口由于輸出負(fù)載的影響以及主機(jī)USB電源管理功能的差異,其電壓會(huì)在


在實(shí)際的應(yīng)用中,電子系統(tǒng)會(huì)遇到一些超低壓差的BOOST變換器,如基于USB供電的系統(tǒng),由于考慮到USB線上的壓降,會(huì)采用一個(gè)升壓的BOOST變換器,將電壓升到5V以上,如5.15V,5.2V或5.25V。通常USB口由于輸出負(fù)載的影響以及主機(jī)USB電源管理功能的差異,其電壓會(huì)在4.75V到5.1V之間波動(dòng),對(duì)于從4.5-5.1V的輸入升到輸出為5.15V的BOOST變換器,當(dāng)輸入為最高的5.1V而輸出5.15V時(shí),設(shè)計(jì)就會(huì)有遇到一些問題。在本文中將討論這種變換器設(shè)計(jì)的問題,并給出相應(yīng)的方案,從而為電子工程師提供一些設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。

 

1 超低壓差Boost變換器的設(shè)計(jì)問題


基本常規(guī)的Boost變換器的結(jié)構(gòu)見圖1所示,功率MOSFET為主開關(guān)管,D為輸出升壓二極管,如果把二級(jí)管換為功率MOSFET,則為同步Boost變換器。


圖1:Boost變換器


在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電感激磁,電感電流線性增加存儲(chǔ)能量,輸出電容提供全部的輸出負(fù)載電流。

(1)


開關(guān)管關(guān)斷時(shí),電感去磁,電感電流線性降低加,輸入電源和電感向輸出負(fù)載提供能量。

(2)


由(1)、(2)上兩式可以得到:

(3)


若Vin=5.1V,Vo=5.15V,VF=0.4V,可以得到:D=8.1%。


電流模式的BOOST變換器,電流檢測(cè)信號(hào)有一定的延時(shí),同時(shí)為了消除開通前沿的電流尖峰導(dǎo)致內(nèi)部信號(hào)誤動(dòng)作,電流檢測(cè)信號(hào)通常都設(shè)有前沿消隱時(shí)間LEB,這也是PWM控制器固定的最小導(dǎo)通時(shí)間 [1] ,一般在50-250nS的范圍。


若BOOST變換器的開關(guān)頻率為1MHz,LEB=100nS,從5.1V升到5.15V的導(dǎo)通時(shí)間為=81nS,小于系統(tǒng)的100nS值,這時(shí)候,在每個(gè)導(dǎo)通的周期,輸出電壓會(huì)沖到很大的值,PWM控制區(qū)器將進(jìn)入跳脈沖的工作狀態(tài)[2] ,輸出電壓紋波很大,如果BOOST變換器沒有輸出過壓保護(hù)功能或這個(gè)功能保護(hù)時(shí)間慢,輸出電壓的過沖有可能會(huì)損壞后面的芯片。

 

2 解決方案


由于PWM的最小導(dǎo)通時(shí)間是系統(tǒng)固有的值,不可以改變,從公式(3)可以得出:增大占空比或減小開關(guān)頻率,可以提高在最高輸入電壓時(shí)導(dǎo)通時(shí)間Ton,從而使實(shí)際的最小Ton的大于系統(tǒng)固有的最小導(dǎo)通時(shí)間Ton(min),這樣輸出電壓就一直處于調(diào)節(jié)的范圍,系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)入跳脈沖模式。


如果Boost變換器的開關(guān)頻率可以從外面來設(shè)定,那么就可以調(diào)整開關(guān)頻率。在一些手持式系統(tǒng)中,一般會(huì)采用盡可能高的開關(guān)頻率,以減小相應(yīng)的電感和輸出電容的體積,從而降低系統(tǒng)的體積并降低系統(tǒng)的成本。因此工程師一般不會(huì)采用低的開關(guān)頻率。


同時(shí),目前許多單芯片集成MOSFET 的Boost變換器的開關(guān)頻率是固定的,以去掉外置的電容和IC的一個(gè)管腳。這樣一來,開關(guān)頻率無法從外面進(jìn)行調(diào)整,只有想方法增大占空比。


從公式(3)可以看出,提高VF的值可以增大占空比,那么就可以采用圖2的方法,輸出串聯(lián)一個(gè)二極管,從而提高最小的占空比值。


圖2:增大BOOST變換器最小占空比

 

此時(shí),占空比為:。


同樣,若Vin=5.1V,Vo=5.15V,VF=0.4V,可以得到:D=14.3%。串聯(lián)一個(gè)二極管后,占空比從8.1提高到14.3,導(dǎo)通時(shí)間為143nS,于系統(tǒng)的100nS值。這種方法的缺點(diǎn)是額外的增加一個(gè)元件,同時(shí)系統(tǒng)效率降低。


3 結(jié)論


通過在輸出額外的串聯(lián)一個(gè)二極管可以提高系統(tǒng)的最小占空比,避免系統(tǒng)進(jìn)入跳脈沖的工作狀態(tài),產(chǎn)生大的紋波,適合于開關(guān)頻率固定,超低壓差的BOOST變換器。額外串聯(lián)的二極管降低系統(tǒng)的效率。

免責(zé)聲明:本文內(nèi)容由21ic獲得授權(quán)后發(fā)布,版權(quán)歸原作者所有,本平臺(tái)僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。文章僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn),不代表本平臺(tái)立場(chǎng),如有問題,請(qǐng)聯(lián)系我們,謝謝!

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉