|
关于开关电源的总结--转. v0 j( |' J* Y$ r
; ^& F @3 f8 Z. K4 E- K) q关于开关电源,其实没有什么好写的,或者说,已经有很多专门写开关电源的书,三言两语也说不出什么来。但是以前有人问过我一些问题,现在想起来,总结下。
8 r# q' `$ ?' ~- b% S9 _ ; Z# t( [5 i Z* Y
1,开关电源的占空比/ V& a( y9 s8 }2 o& b
初学者总是不明白占空比跟输入电压输出电压的关系。以buck型为例,因为Vout=D*Vin,所以会有人考虑怎么根据输入电压和输出电压改变占空比。这个问题让我很难回答。
% \, v. E1 h* i& I, k7 W: A 占空比是变化的,但不是根据输出电压和输入电压变化的。开关电源芯片和线性稳压芯片一样,都是根据反馈来稳定输出的。芯片的DATASHEET上会有计算输出电压的公式,只要根据公式得到分压电阻值就可以,不必考虑内部是如何调整占空比的。
6 ^' h2 V# T0 w6 t 设计人员需要注意的是,占空比的范围。不是所有的芯片都能达到100%,大多数只能到90%多,甚至更低。所以需要根据输入电压的范围和输出电压,计算出需要的占空比是不是在芯片工作范围内。
$ I9 e2 M& r- q2 W4 s5 F" _, G5 D; A) L
2,开关电源的结构0 ^9 `2 _ |4 @* I" I) n- a
很多。
, u9 T/ f7 }- @2 m+ J# ~8 H 降压(buck)型,输出电压低于输入电压,最常见的一种结构;/ X* r( f, _' y7 r5 [, w
升压型,输出电压高于输入电压;7 U" S+ \, ?" f# Z5 }5 o# H
极性反转,一般是输入正电压,输出负电压;! u' z5 D/ F8 a; \& A4 ^
汽车电子中常见上述三种,如果是要求输入电压变化范围较大,有时高于输出电压,有时低于输出电压,可以先升压再降压,也可以用SEPIC型结构。4 r8 t- k+ U" ?( j8 K; `! X( e
具体各种类型的计算可以参考一些芯片资料。凌特公司的芯片资料,原理简单,计算公式列得详细,中文化做的也不错,推荐电路也很多;国半公司也可以,芯片资料上可能不太详细,但是Application Notes里原理介绍很多,还有他们的模拟技术大学,可惜没有中文版。
" z/ Y4 p& \( _) X4 V 推荐几个:( e1 z/ W; B. D; I$ E* U
凌特:LTC1772 SOT-23 封装恒定频率电流模式降压型 DCDC 控制器
6 g2 Z/ l2 i) { 凌特:LTC1871 宽输入范围,无需检测电阻电流模式升压,反激和SEPIC控制器9 E8 @4 P7 u d; a
国半模拟技术大学,开关电源(英文):, n! P! V! W) o9 D8 A
http://www.national.com/AU/design/1,4678,2_0_,00.html
- a7 i7 R6 M Q0 E# u1 B/ F 国半Application Notes:AN1484 Design a SEPIC Converter
; N/ `' D5 k! ?: `" \: G) x' i# k- C- o; Z$ k" R9 r! V9 a0 v0 y/ F
3,同步整流
$ o% y* ?- [5 J! p0 W8 w buck型开关电流有一个续流二极管,在这个二极管上并联一个MOS管。这个是同步整流用的。1 P/ A, P. N3 d& K" c
因为二极管导通时,即使是肖特基二极管,压降也有大概0.3V,在效率要求很高的场合,这是不允许的,所以要进一步降低压降。这个方法就是,在需要二极管导通时,同时也将并联的MOS管导通,达到减小压降,减小损失的目的。
: ?, K* ~ W1 ^6 a8 i& _ 为什么不去掉二极管?因为MOS管的导通需要时间,不可能做到与二极管完全同步。在完全导通前,MOS管两端压降更大。这个时候还是需要二极管续流的。, V' w$ B& E' q: d9 C
顺便说一句,同步整流除了增加一个MOS管外,同步整流的控制器也比BUCK或者升压控制器贵很多,所以,成本优先的产品里慎重使用。
( h- S! X, U! b7 V) `, Q7 X4 D! O& z3 Y& E
4,变压器。! p( z( Q# N/ Q, Q, K: }: E$ P7 R
这个是正激,或者是反激变化器,SEPIC型有时也用。
' u' ^" W2 Q& d9 E4 s 最常用的buck或者升压型开关电源的优点是简单,缺点是只有一路输出。更多时候我们需要几路不同的输出,所以,这时候变压器就方便多了,多绕一组线圈就可以。& p$ d3 g" i; X: t$ W
变压器的线圈绕法,磁芯的选择又是一门很深的学问,我也没有深入了解过,不多写了。
/ n9 t2 v+ H' h& e7 {" d$ }8 `3 Q" @3 q7 Q5 C) I6 G
. y- P+ Z- |2 w ?: _5 _ 开关电源的设计,其实还是有很多搞头的。但是不管是什么电路,作为应用,只要了解到基本结构,以后不管怎么变化,都不会不清楚了。最基本的电路,只要设计,或者调试过几次,基本的原理也应该明白了。(当然,如果专门做研究,另当别论). |
|