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关于开关电源的总结--转
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& m0 L C4 p2 N% z1 d- E% K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。. S- @. Z! a. d1 _7 J$ T0 J! u( e# V
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1,开关电源的占空比
: q1 R. s; r5 D7 `$ J4 H 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。
3 N8 G4 d1 a. Q* |0 L* s0 N 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。
' c! G+ {; \+ c$ G* d/ c 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。& g; D9 ]6 F! O1 h1 D n4 E, g
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2,开关电源的结构# ]! V3 O1 i0 u- ]3 q
很多。( @; n- r4 K! j: v3 O! e
降压(buck)型,输出电压低于输入电压,最常见的一种结构;( T |, N, L9 b# v) y& j+ i% K
升压型,输出电压高于输入电压;" d O) H/ n) n4 T% U* J
极性反转,一般是输入正电压,输出负电压;" d [0 p9 p8 w) g0 W# N- p
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。! X: c0 t) @) A& x5 O' U0 m
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。( B3 C" V5 f& Q3 Z
推荐几个:0 h+ `2 E: X" j x8 j% w
凌特:LTC1772 SOT-23 封装恒定频率电流模式降压型 DCDC 控制器
5 B' g8 F8 `6 I6 A N0 } 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+ K9 T& V3 C. \# E3 a
国半模拟技术大学,开关电源(英文):
/ c9 \$ [4 d+ ^2 P( Y% s" a$ {* ~ http://www.national.com/AU/design/1,4678,2_0_,00.html
% w4 Z' u% d) G' Y3 I4 \ \ 国半Application Notes:AN1484 Design a SEPIC Converter9 G$ |% w1 o( v
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3,同步整流
4 ?( f0 Z3 l% H' h 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。; x: N8 c9 @; E, X( J* W) W, k
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。
1 w: x$ o7 [3 M; d$ u. V 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。2 M" K9 }; h# o
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。
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, ~/ T! s1 h- t& v f9 J 4,变压器。
; V# U0 @! f9 X8 c6 g# z 这个是正激,或者是反激变化器,SEPIC型有时也用。
' I) w% x! J2 M( ~' e 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。3 ]7 x3 k& E$ S8 b' K5 l
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。
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# j. z& E- ]0 ?0 y& D& W- M e 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). |
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