開關(guān)穩(wěn)壓器補(bǔ)償器?是一種用于改善開關(guān)穩(wěn)壓器性能的設(shè)備,主要通過(guò)調(diào)整其頻率響應(yīng)來(lái)優(yōu)化其在不同條件下的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。
為增進(jìn)大家對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器的認(rèn)識(shí),本文將對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器的基本原理、開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)組成等內(nèi)容予以介紹。
對(duì)于電源設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員需要執(zhí)行良好的PCB布局并規(guī)劃有效的配電網(wǎng)絡(luò)。此外,設(shè)計(jì)人員需要確保將嘈雜的數(shù)字電路電源與關(guān)鍵的模擬電路電源和電路分開。
當(dāng)電源包含開關(guān)穩(wěn)壓器以將電能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式并具有必要特性時(shí),稱為開關(guān)模式電源(SMPS)。該電源用于從DC i/p電壓或未調(diào)節(jié)的AC獲得調(diào)節(jié)的DC o/p電壓。
本文是系列文章中的第二篇,該系列文章將討論常見(jiàn)的開關(guān)模式電源(SMPS)的設(shè)計(jì)問(wèn)題及其糾正方案。本文旨在解決DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器的反饋級(jí)設(shè)計(jì)中面臨的復(fù)雜難題,重點(diǎn)關(guān)注檢測(cè)電阻器(RSENSE)元件。RSENSE對(duì)于確保反饋網(wǎng)絡(luò)(負(fù)責(zé)維持輸出電壓)接收來(lái)自電感電流的準(zhǔn)確信號(hào)而言至關(guān)重要。失真的信號(hào)可能會(huì)使電感紋波看起來(lái)比實(shí)際更大或更小,從而導(dǎo)致反饋網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)意外行為。
在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中,開關(guān)穩(wěn)壓器作為電源管理系統(tǒng)的核心部件,其穩(wěn)定性和可靠性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)至關(guān)重要。而接地設(shè)計(jì)作為電路設(shè)計(jì)中的重要一環(huán),對(duì)于開關(guān)穩(wěn)壓器的性能有著直接的影響。特別是在處理模擬地(AGND)和數(shù)字地(PGND)的接地問(wèn)題時(shí),更是需要謹(jǐn)慎考慮。
為增進(jìn)大家對(duì)穩(wěn)壓器的認(rèn)識(shí),本文將對(duì)穩(wěn)壓器的操作方法以及穩(wěn)壓器的具體分類予以介紹。
如今,幾乎每個(gè)電路都需要使用多個(gè)不同的電源電壓。因此,我們必須設(shè)計(jì)合適的電源管理架構(gòu),以提供所需的不同電壓軌,而通常做法是使用多個(gè)根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器原理工作的電壓轉(zhuǎn)換器。在該設(shè)計(jì)方法中,每個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器都需要一個(gè)電感。對(duì)最終產(chǎn)品來(lái)說(shuō),它所使用的PCB尺寸越小越好,以盡可能降低相關(guān)成本。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),常用方法是采用集成路線。將電路集成到芯片中對(duì)以低功耗運(yùn)行的開關(guān)穩(wěn)壓器和線性穩(wěn)壓器十分有效。有大量高度集成的組合式開關(guān)穩(wěn)壓器IC可供選擇,通常也被稱為電源管理集成電路(PMIC)。圖1為高度集成的DC-DC轉(zhuǎn)換器ADP5014。
開關(guān)穩(wěn)壓器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為更高或更低的輸出電壓。為此,需要使用電感來(lái)暫時(shí)儲(chǔ)存電能。電感的尺寸取決于開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率和流經(jīng)電路的預(yù)期電流。究竟應(yīng)如何正確選擇電感值?可以使用包含電感電流紋波的常用公式來(lái)確定電感值。在大部分開關(guān)穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)手冊(cè),以及大部分應(yīng)用筆記和其他說(shuō)明文本中,電感電流紋波建議在標(biāo)稱負(fù)載工作的30%。這意味著在標(biāo)稱負(fù)載電流下,電感電流波峰和電感電流波谷分別比平均電流高15%和低15%。為何選擇30%的電感電流紋波或電流紋波比(CR)可以說(shuō)是不錯(cuò)的折衷方案?
當(dāng)設(shè)計(jì)中需要優(yōu)先考慮并盡可能減少EMI(電磁干擾)時(shí),線性穩(wěn)壓器可以算得上一種低噪聲解決方案,但考慮到散熱和效率要求其并不適用于該種場(chǎng)景,反而需要選擇開關(guān)穩(wěn)壓器。即使在對(duì)EMI敏感的應(yīng)用中,開關(guān)穩(wěn)壓器通常也是輸入電源總線上的第一個(gè)有源元件,無(wú)論下游變換器如何,它都會(huì)顯著影響整個(gè)轉(zhuǎn)換器的EMI性能。到目前為止,還沒(méi)有明確的途徑來(lái)確??梢酝ㄟ^(guò)電源IC的選取可以抑制EMI并達(dá)到效率要求。LT8614 Silent Switcher?穩(wěn)壓器現(xiàn)在做到了這一點(diǎn)。
市場(chǎng)上有數(shù)千款不同的開關(guān)穩(wěn)壓器,用戶會(huì)基于不同的參數(shù)選擇所需的類型,例如輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、最大輸出電流,以及許多其他參數(shù)。本文ADI將針對(duì)電流模式進(jìn)行介紹,這是數(shù)據(jù)手冊(cè)中常見(jiàn)的一項(xiàng)重要特性,同時(shí)還會(huì)分析此模式的優(yōu)缺點(diǎn)。
為增進(jìn)大家對(duì)穩(wěn)壓器的認(rèn)識(shí),本文將對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器的構(gòu)建以及穩(wěn)壓器與電壓的關(guān)系予以介紹。
開關(guān)穩(wěn)壓器使用輸出級(jí),重復(fù)切換“開”和“關(guān)”狀態(tài),與能量存貯部件(電容器和感應(yīng)器)一起產(chǎn)生輸出電壓。它的調(diào)整是通過(guò)根據(jù)輸出電壓的反饋樣本來(lái)調(diào)整切換定時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
選擇合適的電源轉(zhuǎn)換器僅僅是找到最便宜的部件嗎?事實(shí)證明,電源電壓轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的創(chuàng)新是值得的,并且在市場(chǎng)上得到了回報(bào)——因?yàn)檫@些解決方案帶來(lái)了更高質(zhì)量的產(chǎn)品。本文概述了一些成功實(shí)現(xiàn)質(zhì)量?jī)?yōu)于低成本電源轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用示例。 電源轉(zhuǎn)換器幾乎用于所有電氣設(shè)備。多年來(lái),它們已經(jīng)針對(duì)各自的應(yīng)用條件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和調(diào)整。今天的制造商之間有區(qū)別嗎?
擴(kuò)頻是一種與開關(guān)穩(wěn)壓器相關(guān)的技術(shù),可抑制來(lái)自感興趣頻帶的不需要的噪聲,并將其推入噪聲不會(huì)干擾系統(tǒng)的區(qū)域,或者更容易處理的區(qū)域。
今天有很多供應(yīng)商提供空間級(jí)非隔離式開關(guān)穩(wěn)壓器。哪個(gè)部分適合我們的項(xiàng)目?大多數(shù)供應(yīng)商會(huì)說(shuō)他們的產(chǎn)品是為我們的負(fù)載供電的最佳 DC-DC。 考慮到當(dāng)今的上市時(shí)間壓力和首次交付正確硬件的需求,選擇錯(cuò)誤的調(diào)節(jié)器可能會(huì)付出高昂的代價(jià),并導(dǎo)致我們的產(chǎn)品延遲進(jìn)入軌道。
在為開關(guān)穩(wěn)壓器選擇輸出電容時(shí),輸出紋波或瞬態(tài)響應(yīng)等應(yīng)用要求通常會(huì)決定您需要多少輸出電容。這假設(shè)您可以調(diào)整補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)以適應(yīng)各種輸出電容器。對(duì)于沒(méi)有補(bǔ)償?shù)目刂萍軜?gòu)(例如 D-CAP? 控制),您選擇的輸出電容器也應(yīng)保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。
集群變得越來(lái)越大,以容納越來(lái)越多的駕駛員可用的數(shù)據(jù),并實(shí)時(shí)提供這些信息。集群顯示器正在從傳統(tǒng)的基于機(jī)械的解決方案轉(zhuǎn)向基于 LCD 的設(shè)計(jì),為駕駛員提供了更多選擇來(lái)定制它并個(gè)性化駕駛體驗(yàn)。 這種趨勢(shì)給設(shè)計(jì)工程師帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是機(jī)電的,不會(huì)顯示出來(lái)自 EMC 等問(wèn)題的明顯干擾,但 LCD 顯示器上的這個(gè)問(wèn)題可以看作是可見(jiàn)的波紋(斷續(xù)線),這會(huì)分散駕駛員的注意力。實(shí)際上,可以比 LCD 顯示器更好地屏蔽電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,LCD 顯示器必須更加開放,而不是隱藏在前面板后面。
轉(zhuǎn)換效率是電源轉(zhuǎn)換器的一個(gè)關(guān)鍵特性。用于降壓轉(zhuǎn)換的常見(jiàn)開關(guān)穩(wěn)壓器(降壓轉(zhuǎn)換器)的轉(zhuǎn)換效率通常在85%到95%之間。能達(dá)到的效率很大程度上取決于可用電源電壓、要生成的相應(yīng)輸出電壓以及所需的負(fù)載電流。然而,許多應(yīng)用需要特殊類型的轉(zhuǎn)換效率,對(duì)此有特殊的開關(guān)穩(wěn)壓器解決方案。這些部署需要針對(duì)低輸出功率進(jìn)行優(yōu)化的轉(zhuǎn)換器。始終在線的電池供電系統(tǒng)在待機(jī)模式下需要消耗的電流量通常非常低。實(shí)例包括測(cè)量橋梁振動(dòng)或檢測(cè)森林火災(zāi)的傳感器。在此類情況下,重要的是長(zhǎng)時(shí)間保持低電量放電。這一特性在依賴能量采集器作為能源的系統(tǒng)中尤為重要。
在大多數(shù)電源設(shè)計(jì)中,熱性能至關(guān)重要。了解開關(guān)穩(wěn)壓器的局限性并了解如何充分利用它是優(yōu)化系統(tǒng)性能不可或缺的一部分。