對於(yu) DCDC,大家都不陌生,因為(wei) 就是開關(guan) 電源,當然還有AC/DC,通常的AC/DC,都是110V或者220V交流變換為(wei) 直流電源,我們(men) 這裏先來討論DCDC電源設計。
DCDC電源類型分為(wei) 2種,一種是隔離性,一種是非隔離型。隔離型DCDC 的意思是輸出的GND和輸入的GND是無關(guan) 係的,也成為(wei) 懸浮電源。常見的DC-DC芯片大都是非隔離型的。隔離性的電源,是雙向,也叫做升壓降壓類型,非隔離型的,分為(wei) boost 和buck兩(liang) 種。
首先我們(men) 來說下非隔離的DC-DC原理,這類電源又分為(wei) boost和buck,即為(wei) 升壓和降壓模式。首先分析下DCDC降壓電路:
Buck 模式DCDC 結構主要由輸入電容、功率MOS管、PWM模塊、肖特基二極管、功率電感、輸出電容和輸出調節電阻構成。DCDC開關(guan) 電源這種結構模式決(jue) 定了它輸出噪聲比較大。
接下來我們(men) 分析下工作原理,當功率MOS(以後簡稱開關(guan) ),閉合時,電源通過電感給負載供電,並將電能儲(chu) 存在電感L和輸出電容中,由於(yu) 電感L的自感,在開關(guan) 閉合時,電流增大的比較緩慢,即輸出不能立刻達到電源的電壓值。一定時間後,開關(guan) 斷開,由於(yu) 電感L的自感作用(可以形象的認為(wei) 電感中的電流具有慣性作用),將保持電路中的電流不變,即從(cong) 左到右繼續流。電流流過負載,從(cong) 地返回,流到肖特基二極管的正極,經過二極管返回電感L的左端,從(cong) 而形成一個(ge) 回路。通過控製PWM的占空比就可以控製輸出的電壓。
在開關(guan) 閉合期間,電感儲(chu) 存能量,在斷開期間釋放能量,所以電感L叫做儲(chu) 能電感,二極管在開關(guan) 斷開期間負責給L提供電流通路,所以二極管叫做續流二極管。當開關(guan) 閉合時,電壓很小,所以發熱功率U*I就會(hui) 很小,這就是開關(guan) 電源高效率的原因。
通過這裏原理,我們(men) 就知道了為(wei) 什麽(me) 在DCDC設計的時候,輸出一定要有大電容,二極管和電感為(wei) 什麽(me) 一定要靠近IC。而且DCDC的後級濾波一定要好,因為(wei) 內(nei) 部有開關(guan) 頻接下來講解下boost型DCDC電路:
其基本模型如上圖,經過我們(men) 對buck 電路的原理分析,對於(yu) BOOST 應該很清楚了,同樣調整PWM的占空比,可以調節輸出,當PWM占空比為(wei) 50%的時候,輸出電壓為(wei) 輸入電壓的2倍,基本原理如下:
開關(guan) 導通時, 輸入電壓流向電感, 電感電流線性增加,電感儲(chu) 能增加,電源向電感轉移電能。
開關(guan) 斷開時, 電感電壓等於(yu) 輸入電壓減去輸出電容的電壓, 電感電流減少,電感儲(chu) 能減少, 電感儲(chu) 能向負載轉移電能。
通過這樣不斷的開關(guan) 實現了DCDC升壓,但是這種結構得到的電流比較小,通常在幾百毫安,而且效率不高。