0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

掌握这些技巧,让你轻松操作DC-DC电路

h1654155149.6853 来源:芯片电子之家 作者:芯片电子之家 2021-07-23 15:13 次阅读

1概念

DC-DC指直流转直流电源(Direct Current)。是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值得电能的装置。如,通过一个转换器能将一个直流电压(5.0V)转换成其他的直流电压(1.5V或12.0V),我们称这个转换器为DC-DC转换器,或称之为开关电源或开关调整器。

DC-DC转换器一般由控制芯片,电感线圈,二极管,三极管,电容器构成。在讨论DC-DC转换器的性能时,如果单针对控制芯片,是不能判断其优劣的。其外围电路的元器件特性,和基板的布线方式等,能改变电源电路的性能,因此,应进行综合判断。

DC-DC转换器的使用有利于简化电源电路设计,缩短研制周期,实现最佳指标等,被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、汽车电子、航空航天等领域。具有可靠性高、系统升级容易等特点,电源模块的应用越来越广泛。此外,DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。

2特点

其主要特点是效率高:与线性稳压器LDO相比较,效率高是DCDC的显著优势。通常效率在70%以上,效率高的可达到95%以上。其次是适应电压范围宽。

A: 调制方式

1: PFM(脉冲频率调制方式)

开关脉冲宽度一定,通过改变脉冲输出的频率,使输出电压达到稳定。PFM控制型即使长时间使用,尤其小负载时具有耗电小的优点。

2: PWM(脉冲宽度调制方式)

开关脉冲的频率一定,通过改变脉冲输出宽度,使输出电压达到稳定。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。

B: 通常情况下,采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。

PWM的频率,PFM的占空比的选择方法。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制,且在重负载时自动转换到PWM控制。

二。架构分类

1

常见的三种原理架构

A、 Buck(降压型DC/DC转换器)

e7440556-e109-11eb-9e57-12bb97331649.jpg

图1

B、Boost(升压型DC/DC转换器)

e74ece28-e109-11eb-9e57-12bb97331649.jpg

图2

C、Buck-Boost(升降压型DC/DC转换器)

e7c4ed6a-e109-11eb-9e57-12bb97331649.jpg

图3

2Buck电路工作原理详解

e7e6d588-e109-11eb-9e57-12bb97331649.jpg

图4

伏秒平衡原则:处于稳定状态的电感,电感两端的正伏秒积等于负伏秒积,即:电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。

e80180e0-e109-11eb-9e57-12bb97331649.png

e81df3ce-e109-11eb-9e57-12bb97331649.jpg

图5

当开关导通时:输入电压Vin加到LC滤波器的输入端,电感上的电流以固定斜率线性上升。如下图

e8532f4e-e109-11eb-9e57-12bb97331649.jpg

图6

当开关关断时:由于电感上的电流不能突变,电感中存储的能量向负载释放,电感电流通过二极管续流 ,在这个阶段,电流波形是一条斜率为负的斜线。如下图

e87274e4-e109-11eb-9e57-12bb97331649.jpg

图7

三。设计技巧及主要技术参数选用要求

DC-DC电路设计至少要考虑以下条件:

A.外部输入电源电压的范围,输出电流的大小。

B. DC-DC输出的电压,电流,系统的功率最大值。

1

输人/输出电压

要按照器件的推荐工作电压范围选用,并且要考虑实际电压的波动范围,确保不能超出器件规格

2输出电流

器件持续的输出电流能力是一个重要的参数,选用时要参考此参数,并要保留一定的余量。

此参数的选取还要评估电路的瞬间峰值电流和发热的情况,综合来确定,并满足降额要求。

3纹波

纹波是衡量电路的输出电压波动的重要参数。要关注轻载和重载纹波,一般轻载纹波要大。注意核电等场合下轻载纹波是否会超出要求。实际测试下各种场景负载下的情况。通常选用示波器20M带宽来测试。

4效率

要同时关注轻载和重载两种情况。轻载会影响待机功率,重载影响温升。通常看12V输入,5V输出下10mA的效率,一般要80%以上。

5瞬态响应

瞬态响应特性反应负载剧烈变化时系统是否能及时调整以保证输出电压的稳定。要求输出电压波动越小越好,一般按峰峰值10%以下要求。

实际要注意按推荐值选用反馈电容。常见取值在22p到120pF。

e8aabd18-e109-11eb-9e57-12bb97331649.jpg

图9

6开关频率

常用的开关频率多数在500kHz以上。较高的开关频率1.2M到2M的也有,由于频率高开关损耗增加IC散热设计要好,故主要集中在5V低压输入小电流的产品。开关频率关系到电感电容的选用,其它如EMC,轻载下噪音等问题也与之有关。

7

反馈参考电压及精度

反馈电压要与内部的参考电压相比较,配合外部的反馈分压电阻,输出不同电压。不同产品的参考电压会有不同,如0.6~0.8V,替换时注意调整反馈电阻。

反馈电阻要选用1%精度,只要根据厂家推荐来选,一般不要选的过大,以免影响稳定性。

参考电压精度影响输出准确度,常见精度在2%以下,如1%~1.5%,精度高的产品成本会有差别。根据需要选择。

8线性稳定度和负载稳定度

线性稳定度反应输入电压变化输出电压稳定性。负载稳定度反应输出负载变化输出电压稳定性。一般要求1%,最大不要超3%。

9EN电平

EN高低电平要满足器件规格要求,有些IC不能超出特定电压范围;电阻分压时注意满足及时关断,并且考虑电压波动最大范围内要满足。

由于时序控制的需要,该引脚会增加电容,为了电平调节和关断放电,同时要有对地电阻。

10保护性能

要有过流保护OCP,过热保护OTP等,并且保护后条件消失能自恢复。

11其它

要求有软启动;热阻和封装;使用温度范围要能覆盖高低温等。

四。器件选型一般原则

普遍性

高性价比

易采购生命周期长

兼容和可替代

资源节约

降额

易生产和归一化

五。外围器件选择的要求

1输入电容

要满足耐压和输入纹波的要求。一般耐压要求1.5~2倍以上输 入电压。注意瓷片电容的实际容量会随直流电压的偏置影响而减少。

2输出电容

要满足耐压和输出纹波的要求。一般耐压要求1.5~2倍

纹波和电容的关系:

e8b68616-e109-11eb-9e57-12bb97331649.png

3BST电容

按照规格书推荐值。一般0.1uF-1uF。耐压一般要高于输入电压。

4电感

不同输出电压的要求感量不同;注意温升和饱和电流要满足余量要求,一般最大电流的1.2倍以上(或者电感的饱和电流必须大于最大输出电流+0.5*电感纹波电流)。通常选择合适的电感值L,使ΔIL占输出电流的30% to 50%。计算公式:

e8cb1252-e109-11eb-9e57-12bb97331649.png

5VCC电容

按规格书 要求取值,不能减小,也不要太大,注意耐压。

6反馈电容

按规格书 要求取值,不同厂家芯片取值不同,输出电压不同也会有不同的要求。

7反馈电阻和EN分压电阻

要求按规格书取值,精度1%。

六.PCB设计要求

1.输入电容就近放在芯片的输入Vin和功率的PGND,减少寄生电感的存在,因为输入电流不连续,寄生电感引起的噪声对芯片的耐压以及逻辑单元造成不良影响 。电容地端增加过孔,减少阻抗。

2.功率回路尽可能的短粗,保持较小的环路面积,较少噪声辐射。SW是噪声源,保证电流的同时保持尽量小的面积,远离敏感的易受干扰的位置。如,电感靠近SW引脚,远离反馈线。输出电容靠近电感,地端增加地过孔。

3. VCC电容应就近放置在芯片的VCC管脚和芯片的信号地之间,尽量在一层,不要有过孔。

4.FB是芯片最敏感,最容易受干扰的部分,是引起系统不稳定的最常见原因 。

1)FB电阻连接到FB管脚竟可能短,靠近IC放置,减少噪声的耦合;FB下分压电阻通常接信号地AGND;

2)远离噪声源,SW点,电感,二极管(非同步buck);FB走线包地;

3)大电流负载的FB在负载远端取,反馈电容走线要就近取。

5.BST的电容走线尽量短,不要太细。

6.芯片散热要按设计要求,尽量在底下增加过孔散热。

编辑:jq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • DC-DC
    +关注

    关注

    30

    文章

    1925

    浏览量

    81460

原文标题:干货|掌握这些技巧,让你轻松操作DC-DC电路

文章出处:【微信号:电子工程世界,微信公众号:电子工程世界】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    24v-100v DC-DC电源设计

    求24v-100v的DC-DC电源设计,求大佬解答,假如用tl494加推挽升压电路的话,应该怎么计算确定这些参数,有没有啥方法,帖子啥的,或者用别的芯片也行,跪求!!!!
    发表于 06-04 14:23

    DC-DC Boost电路外围元器件如何选择?

    升压稳压器特点: 为满足低压应用中的某些特定的较高电压需求,升压DC-DC稳压器将低输入电压转换为高输出电压,典型电路组成包括:电感器、功率MOSFET、整流二极管、控制IC、输入和输出电容器
    发表于 06-04 06:51

    DC-DC 和LDO 简单介绍

    限制了其只能实现降压功能,因此它无法完成升压操作DC-DC: BUCK/BOOST型DC-DC既可用于降压,也可用于升压. LDO参考设计电路
    发表于 06-03 14:53

    DC-DC转换器控制电路大约多少钱?

    随着科技的快速进步,电力电子技术的不断创新,DC-DC转换器控制电路备受关注,其价格与未来发展趋势成为行业焦点。本文将深入探讨DC-DC转换器控制电路的价格情况以及未来的发展潜力。 1
    的头像 发表于 05-11 15:33 552次阅读

    LDO与DC-DC器件的区别

    DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。
    发表于 04-03 12:47 453次阅读

    DC-DC电路(Buck)的设计与仿真

    电子发烧友网站提供《DC-DC电路(Buck)的设计与仿真.ppt》资料免费下载
    发表于 03-24 09:21 28次下载

    电子技术(十九)——DC-DC

    低于直流输入电压。顾名思义,DC-DC转换器仅适用于直流(DC)源,而不适用于替代电流(AC)源。DC-DC转换器也称为DC-DC电源转换器或电压调节器。【来源:360】
    的头像 发表于 03-16 17:30 1083次阅读
    电子技术(十九)——<b class='flag-5'>DC-DC</b>

    DC-DC升压(BOOST)电路原理

    电子发烧友网站提供《DC-DC升压(BOOST)电路原理.pdf》资料免费下载
    发表于 03-07 14:56 1次下载

    DC-DC转换器电路图 Boost升压型DC-DC转换器的工作原理

    DC-DC转换器电路图 Boost升压型DC-DC转换器的工作原理 Boost升压型DC-DC转换器是一种常用的电源管理电路,它可以将
    的头像 发表于 01-19 18:28 2652次阅读

    DC-DC的PCB设计注意的点

    DC-DC电路比LDO会复杂很多,噪声也更大,布局和layout要求更高,layout的好坏直接影响DC-DC的性能,所以了解DC-DC的layout至关重要。
    发表于 01-17 15:22 552次阅读
    <b class='flag-5'>DC-DC</b>的PCB设计注意的点

    一文总结DC-DC升压电路

    DC-DC 升压电路主要是增加电源的电压,例如:升压转换器可以采用 5V 电源并将其升压至 25V。通常,会在电池充电器或太阳能电池板中找到 DC-DC 升压转换器。它们还可用于从同
    的头像 发表于 01-12 16:35 968次阅读
    一文总结<b class='flag-5'>DC-DC</b>升压<b class='flag-5'>电路</b>

    DC-DC电源设计分析及使用注意

    DC-DC电源设计分析及使用注意  DC-DC电源是一种电力转换装置,用于将直流电压转换为所需的不同电压级别。在现代电子设备中广泛应用,例如手机、电脑、无线通信设备等。本文将详细介绍DC-DC电源
    的头像 发表于 01-03 11:31 1022次阅读

    电动晾衣架应用方案消毒灯DC-DC 降压恒流OC5255/5267B

    DC-DC降压恒流芯片
    久宇盛电子
    发布于 :2023年12月14日 17:03:17

    还在使用传统架构的DC-DC转换器吗?

    还在使用传统架构的DC-DC转换器吗?
    的头像 发表于 12-04 17:26 828次阅读
    <b class='flag-5'>你</b>还在使用传统架构的<b class='flag-5'>DC-DC</b>转换器吗?

    如何解决DC-DC电源模块出现的故障?

    DC-DC电源模块的作用是将输入电压转换为所需的输出电压,广泛应用于电子产品、汽车电子、医疗设备、通信系统等领域。但是在使用过程中DC电源模块会出现一些故障和问题,影响电源模块和其它电路器件的性能。因此,纳米软件将为大家介绍常见
    的头像 发表于 11-28 14:55 1370次阅读
    如何解决<b class='flag-5'>DC-DC</b>电源模块出现的故障?