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关于开关电源的总结--转- [4 N0 [' }- E/ Y
9 E) g3 ~- W. u* p+ s8 ^2 C" E1 v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。
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% q" e+ u5 d; _# H$ T 1,开关电源的占空比
6 \3 |$ a. n0 T2 @ 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。1 V0 j0 ] ^5 _3 o/ k
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。) |" A& g3 x6 q8 k% |& Q
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。
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% d0 {6 c+ e' ]# a" e 2,开关电源的结构
( G$ L# k: q6 k. N0 I! J 很多。
}, v' m: h* |2 z: i ~ 降压(buck)型,输出电压低于输入电压,最常见的一种结构;( \) C, i6 Z' O9 I" s: U: T# l
升压型,输出电压高于输入电压;4 `0 N- G2 w9 }5 w0 A8 N" m
极性反转,一般是输入正电压,输出负电压;) R/ E: W2 t; w9 b* U6 S8 e
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。
" o2 T1 U0 E6 F" \2 L 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。
4 a2 J; M% x6 s 推荐几个:! D. [2 f) R% t/ S/ C' [
凌特:LTC1772 SOT-23 封装恒定频率电流模式降压型 DCDC 控制器; O% M5 R8 A- G' R: [
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7 o( I% z- g6 e- w& l1 @* G
国半模拟技术大学,开关电源(英文):
* d6 M) `" k) ?3 n http://www.national.com/AU/design/1,4678,2_0_,00.html
4 X2 _& x {. i7 G; w 国半Application Notes:AN1484 Design a SEPIC Converter
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/ K( {* a2 J& D4 I1 j% m- P 3,同步整流
. }0 d6 j/ ?, f" p U5 Y, N 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。
: w$ T3 Y6 F* k( w5 i9 H4 \ 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。
a7 k9 ?, s& M8 h9 b& n 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。
6 D7 _/ }4 T# p2 N8 [" L/ E2 X+ 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。
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4,变压器。
7 E1 S+ }5 a J V4 i8 ` 这个是正激,或者是反激变化器,SEPIC型有时也用。3 t5 T% N2 p g8 p
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。2 d. I; F% r/ Q' R6 T5 _, t
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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: f* X* a# L. Z& L 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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