降壓�(zhuǎn)換器的設(shè)�(jì)并不是件輕松的工�。許多使用者都希望�(zhuǎn)換器是一�(gè)盒子,一端輸入一�(gè)直流電壓,另一端輸出另一�(gè)直流電壓。這�(gè)盒子可以有很多形�,可以是降階�(lái)�(chǎn)生一�(gè)更低的電壓,或是升壓�(lái)�(chǎn)生一�(gè)更高的電壓。還有很多特殊的選項(xiàng),如升降�、反激和單端初�(jí)電感�(zhuǎn)換器(SEPIC),這是一種能讓輸出電壓大�、小于或等于輸入電壓�DC-DC�(zhuǎn)換器。如果一�(gè)系統(tǒng)采用交流電工�,�(gè)AC-DC模塊�(yīng)�(dāng)�(chǎn)生系�(tǒng)所需的的直流電壓。因�,使用最廣的器件是降壓轉(zhuǎn)換器�
�1顯示了一種降壓開(kāi)�(guān)�(wěn)壓器的基本原理,即同步降壓轉(zhuǎn)換器?!巴浇祲骸敝傅氖荕OSFET用作低邊�(kāi)�(guān)。相�(duì)�(yīng)�,標(biāo)�(zhǔn)降壓�(wěn)壓器要使用一�(gè)肖特基二極管做為低邊�(kāi)�(guān)。與�(biāo)�(zhǔn)降壓�(wěn)壓器相比,同步降壓穩(wěn)壓器的主要好處是效率更高,因?yàn)镸OSFET的電壓降比二極管的電壓降要低。低邊和高邊MOSFET的定�(shí)信息是由脈寬�(diào)�(PWM)控制器提供的??刂破鞯妮斎胧莵?lái)自輸出端反饋回來(lái)的電�。這�(gè)閉環(huán)控制使降壓轉(zhuǎn)換器能夠根據(jù)�(fù)載的變化�(diào)節(jié)輸出。PWM模塊的輸出是一�(gè)用來(lái)升高或降低開(kāi)�(guān)頻率的數(shù)字信�(hào)。該信號(hào)�(qū)�(dòng)一�(duì)MOSFET。信�(hào)的占空比決定了輸入直接連到輸出的導(dǎo)通時(shí)間的百分比。因�,輸出電壓是輸入電壓和占空比的乘��
盡管器件的開(kāi)�(guān)頻率有時(shí)是固定的,還是有必要討論�(kāi)�(guān)頻率的問(wèn)�,主要的�(quán)衡因素是效率。簡(jiǎn)而言之,MOSFET有確定的�(dǎo)通和�(guān)斷時(shí)�。當(dāng)頻率增加�(shí),過(guò)渡時(shí)間在總時(shí)間中所占的百分比會(huì)增加。結(jié)果是:效率降低了。如果效率是最重要的設(shè)�(jì)目標(biāo),就需要考慮降低�(kāi)�(guān)頻率。如果系�(tǒng)效率足夠高,就可以采用更高的�(kāi)�(guān)頻率。頻率更�,就可以使用更小的外部無(wú)源器件,即輸出電感器和電容器�
�(shè)�(jì)分立解決方案是相�(dāng)有難度的,大約需�40�(gè)器件,這是�(gè)需要額外付出大量努力的�(fù)雜工�。在�(shè)�(jì)電壓模式降壓控制器時(shí),外部器件和其寄生效�(yīng)�(duì)系統(tǒng)性能起了很大的決定作用。在討論每種器件�(shí),我�?cè)僭敿訑⑹�?/FONT>
采用這種特殊降壓�(zhuǎn)換器�(shí),我們必須選�5�(gè)額外器件,包括輸入電�、輸出電�、輸出電感器,高邊和低邊MOSFET。選擇輸出電感器�(shí),要滿足輸出紋波的要�,以及減小PWM�(duì)瞬態(tài)�(fù)載的響應(yīng)�(shí)�。電感器感值的下限是由紋波要求確定的。在尋找最�(可能也是�)電感器之�,要記住的一�(diǎn)�,電感器并不是完美的器件。實(shí)際的電感器有飽和等級(jí)。飽和級(jí)別必須高于系�(tǒng)中的峰值電�,才能設(shè)�(jì)出成功的�(chǎn)�。有�(jīng)�(yàn)的設(shè)�(jì)者還明白,感值并不是不隨電流變化的常�。事�(shí)�,流�(guò)器件的電流越�,感值會(huì)降低的。請(qǐng)核實(shí)電感器的�(shù)�(jù)�,確保你所選擇的感值對(duì)系統(tǒng)中的峰值電流是足夠的。在更大層面上可能犯的錯(cuò)誤是選擇的電�,雖然小心謹(jǐn)慎還是必要的。更大的感值可以減少輸出紋波,但也�(huì)限制壓擺�。最�,大電感�(huì)限制�(duì)�(fù)載瞬�(tài)的響�(yīng)�(shí)間。因此在選擇電感器時(shí),是選擇在更低的峰峰值紋波電流條件下更安靜的輸出,還是需要系�(tǒng)能夠?qū)λ矐B(tài)事件做出快速的響應(yīng),是需要做出明確的折中�
輸入電容�(fù)�(zé)吸收高邊MOSFET輸入電流的交流分�。因�,其RMS電流容量必須足夠大,才能處理由高邊MOSFET汲取的交流分�。由于質(zhì)量和低溫度系�(shù),陶瓷電容器可以�(duì)高頻分量�(jìn)行去耦。降壓電容器提供更低頻率的RMS電流,這取決于占空�(�(dāng)系統(tǒng)的工作占空比�50%越大,RMS電流越大)。降壓電容可以是幾�(gè)多層陶瓷電容�。然而在低成本應(yīng)用中,通常使用幾�(gè)并聯(lián)的電解電容器。如果是采用表面貼裝,可以選固態(tài)鉭電容用作降壓電�,但是必須仔�(xì)核對(duì)電容器的浪涌電流等級(jí)(浪涌電流通常出現(xiàn)在啟�(dòng)�(shí))。在選擇降壓�(zhuǎn)換器系統(tǒng)中的任何電容器時(shí),需要尋找具有小等效串聯(lián)電容(ESL)、小等效串聯(lián)電阻(ESR),是所需的總電容。還�,就是根�(jù)約算選擇的器�。對(duì)于電容電壓等�(jí),還有一�(diǎn)需要注�。為減少難以�(fā)�(xiàn)的故�,可以選擇電壓等�(jí)是輸入電壓的1.2�1.3倍的電容�,也就是�(shuō),電壓要跨越輸入電壓的范圍�
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