關(guān)于DC/DC轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)的技巧

時(shí)間：2013-10-17 19:58:23

關(guān)鍵字：電路設(shè)計(jì) DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓 IC

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[導(dǎo)讀]眾所周知，設(shè)計(jì)理想的DC-DC轉(zhuǎn)換器涉及到眾多權(quán)衡取舍。功率密度的提高通常意味著總體功耗的增加，以及結(jié)溫、外殼溫度和PCB溫度的提升。同樣地，針對(duì)中等電流到峰值電流優(yōu)化DC/DC電源，幾乎也總是意味著犧牲輕載效率，反之亦然。本文主要針對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)技巧作出簡(jiǎn)單的解析。

一、正確理解DC/DC轉(zhuǎn)換器

DC/DC轉(zhuǎn)換器為轉(zhuǎn)變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器分為三類：升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器、降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以及升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)需求可采用三類控制。PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM控制型即使長(zhǎng)時(shí)間使用，尤其小負(fù)載時(shí)具有耗電小的優(yōu)點(diǎn)。PWM/PFM轉(zhuǎn)換型小負(fù)載時(shí)實(shí)行PFM控制，且在重負(fù)載時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到PWM控制。目前DC-DC轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于手機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)、便攜式媒體播放器等產(chǎn)品中。在電路類型分類上屬于斬波電路。

二、DC/DC轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)原理

DC-DC就是直流-直流變換，一般有升壓(BOOST)、降壓(BUCK型)兩種。降壓式DC/DC變換器的輸出電流較大，多為數(shù)百毫安至幾安，因此適用于輸出電流較大的場(chǎng)合。降壓式DC/DC變換器基本工作原理電路如下圖所示。VT1為開關(guān)管，當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓Vi通過電感L1向負(fù)載RL供電，與此同時(shí)也向電容C2充電。在這個(gè)過程中，電容C2及電感L1中儲(chǔ)存能量。當(dāng)VT1截止時(shí)，由儲(chǔ)存在電感L1中的能量繼續(xù)向 RL供電，當(dāng)輸出電壓要下降時(shí)，電容C2中的能量也向RL放電，維持輸出電壓不變。二極管VD1為續(xù)流二極管，以便構(gòu)成電路回路。輸出的電壓Vo經(jīng)R1和 R2組成的分壓器分壓，把輸出電壓的信號(hào)反饋至控制電路，由控制電路來控制開關(guān)管的導(dǎo)通及截止時(shí)間，使輸出電壓保持不變。

圖片說明：DC/DC變換器基本工作原理圖

三、DC-DC電路設(shè)計(jì)要考慮以下條件：

1.外部輸入電源電壓的范圍，輸出電流的大小。

2. DC-DC輸出的電壓，電流，系統(tǒng)的功率最大值。

四、選擇PWM IC要考慮的要點(diǎn)有：

1. PWM IC的最大輸入電壓。

2.PWM開關(guān)的頻率，這一點(diǎn)的選擇關(guān)系到系統(tǒng)的效率。對(duì)儲(chǔ)能電感，電容的大小的選擇也有一定影響。

3.MOS管的所能夠承受的最大額定電流及其額定功率，如果DC-DC IC內(nèi)部自帶MOS,只需要考慮IC輸出的額定電流。

4. MOS的開關(guān)電壓Vgs大小及最大承受電壓。

五、電感、二極管、電容的選擇

1. 電感量：大小選擇主要由開關(guān)頻率決定，大小會(huì)影響電源紋波;額定電流，電感的內(nèi)阻選擇由系統(tǒng)功耗決定。

2. 二極管：通常都用肖特基二極管。選擇時(shí)要考濾反向電壓，前向電流，一般情況反向電壓為輸入電源電壓的二倍，前向電流為輸出電流的兩倍。