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�(kāi)�(guān)�(wěn)壓器
閱讀�11119�(shí)間:2010-09-15 15:21:58

  �(kāi)�(guān)�(wěn)壓器使用輸出�(jí),重�(fù)切換“開(kāi)”和“關(guān)”狀�(tài),與能量存貯部件�電容器和感應(yīng)器)一起產(chǎn)生輸出電�。它的調(diào)整是通過(guò)根據(jù)輸出電壓的反饋樣本來(lái)�(diào)整切換定�(shí)�(lái)�(shí)�(xiàn)的。在固定頻率的穩(wěn)壓器�,通過(guò)�(diào)節(jié)一�(gè)周期�(nèi)的高低電平的�(shí)間占空比�(lái)�(shí)�(xiàn)�(duì)輸出電壓的控制,假設(shè)�(shè)定高電平�(shí)接�,此�(shí)�(duì)能量存儲(chǔ)元件充電,使電容的電壓升�,輸出電壓就是電容的電壓也就增大�,反之同�� 這就是所謂的 PWM 控制。在門控振蕩器或脈沖模式穩(wěn)壓器�,開(kāi)�(guān)脈沖的寬度和頻率保持恒定,但�,輸出開(kāi)�(guān)的“開(kāi)”或“關(guān)”由反饋控制�

�(kāi)�(guān)�(wěn)器的�(yōu)�(diǎn)缺點(diǎn)

  �(yōu)�(diǎn)� 效率高(減少散熱所需的電源)能夠處理較高的電源密度拓?fù)鋵W(xué),結(jié)果可用于傳遞單組或多組輸出電壓,且可大于或小于輸入電��

  缺點(diǎn)� 輸出漣波電壓�,產(chǎn)生電磁干擾(EMI),暫態(tài)恢復(fù)�(shí)間較��

EMI解決方案

  隨著人們對(duì)能量效率要求的提高,越來(lái)越多�(chǎn)品在�(shè)�(jì)�(shí)�(kāi)始采用開(kāi)�(guān)�(wěn)壓器以取代線性穩(wěn)壓器。使用多�(gè)�(kāi)�(guān)�(wěn)壓器的電源系�(tǒng)日漸普及,而伴隨著�(wěn)壓器�(shù)目的增加,電磁干�(EMI)的影響也在加�。為降低EMI,最�(jiǎn)�、成本效益的方法之一就是采用多相、擴(kuò)頻時(shí)��

  多相同步

  大多�(shù)�(kāi)�(guān)�(wěn)壓器的工作頻率都可利用一�(gè)外部�(shí)鐘來(lái)控制,而這�(gè)外部�(shí)鐘又決定了所�(chǎn)生EMI的基本頻�。利用這�(gè)特點(diǎn)可以將EMI�(shè)定在一�(gè)敏感頻段之外,而且,當(dāng)同時(shí)�(yùn)作多�(gè)�(kāi)�(guān)�(wěn)壓器�(shí),這是一�(gè)極為有用的特�(diǎn)。當(dāng)�(shí)鐘頻率彼此靠近并引起拍頻情況�(shí),多�(gè)�(dú)立運(yùn)行的�(kāi)�(guān)�(wěn)壓器有可能產(chǎn)生很大的峰值EMI。同�,如果多�(gè)�(wěn)壓器依靠單�(gè)�(shí)鐘來(lái)�(yùn)作,則EMI將被同步,并因此而變得非常集中。一種解決方案是以相同的�(shí)鐘頻�、不同的相位�(lái)�(qū)�(dòng)每�(gè)�(wěn)壓器�

  多相同步指的是以單一�(shí)鐘頻率對(duì)多�(gè)�(kāi)�(guān)電源�(jìn)行外部驅(qū)�(dòng)的方法,該方法在每�(gè)�(wěn)壓器之間�(shè)置了一�(gè)�(shí)�。通過(guò)使每�(gè)�(kāi)�(guān)電源�(cuò)�(kāi)接�(這樣一�(lái),目前吸收輸入電流的工作相位先前則是一�(gè)死區(qū)),峰值開(kāi)�(guān)電流得以減小。因�,使多�(gè)�(kāi)�(guān)�(wěn)壓器“異相�(而不是“同相�)同步可以減小峰值電流,從而降低EMI�

  此外,相位同步將�(dǎo)致產(chǎn)生的EMI頻率提高。這簡(jiǎn)化了降低EMI的任�(wù),因?yàn)闉V波處理方式在較高的頻率條件下更加有效�

輸出的多相硅振蕩器

  �1:采用擴(kuò)頻調(diào)�,可提供1�8�(gè)輸出的多相硅振蕩器LTC6909�

  �(kuò)頻調(diào)�(SSFM)及接收器

  除了多相同步之外,還可以通過(guò)連續(xù)改變�(kāi)�(guān)�(wěn)壓器�(shí)鐘的頻率�(lái)改善EMI。這種被稱為SSFM的技�(shù)不允許發(fā)射能量在任何接收器的頻段中停留過(guò)�(zhǎng)的時(shí)�,從而改善了EMI。為了限度地�(fā)揮SSFM的效用,主要�4�(gè)必需考慮的因素:受影響接收器的帶�、頻率調(diào)制的方法、頻率擴(kuò)展量和調(diào)制速率�

  在考慮EMI�(shí),設(shè)�(jì)師應(yīng)�(duì)受EMI影響的接收器帶寬有所了解。這些接收器可能是�(shí)際的系統(tǒng)�(shè)�,也有可能是用于�(shí)�(xiàn)與CISPR 16-1�(jiān)管標(biāo)�(zhǔn)之相符性的接收�。接收器的帶寬決定了兩�(gè)重要的特性:接收器將�(huì)做出響應(yīng)的頻率范圍以及在遭受EMI�(shí)接收器的響應(yīng)�(shí)��

  �(diào)制方�

  大多�(shù)�(kāi)�(guān)�(wěn)壓器都會(huì)呈現(xiàn)隨頻率而變化的紋波;在較低的開(kāi)�(guān)頻率下紋波較�,而在較高的開(kāi)�(guān)頻率下則紋波較少。因�,如果對(duì)�(kāi)�(guān)�(shí)鐘�(jìn)行頻率調(diào)�,則�(kāi)�(guān)電源的紋波將呈現(xiàn)幅度�(diào)制。如果時(shí)鐘的�(diào)制信�(hào)是周期性的(例如:正弦波或三角波),則將�(jìn)行周期性的紋波�(diào)制,而且在調(diào)制頻率上存在一�(gè)明顯的頻譜分�。由于調(diào)制頻率遠(yuǎn)�(yuǎn)低于�(kāi)�(guān)電源的時(shí)鐘頻�,因此可能難以濾�。因?yàn)橄掠坞娐分械碾娫丛肼曬詈匣蛴邢薜碾娫匆种疲@有可能引�(fā)�(wèn)�,例如:可聽(tīng)音或明顯的偽像。偽隨機(jī)頻率�(diào)制能夠消除這種周期性紋�。當(dāng)采用偽隨�(jī)頻率�(diào)制時(shí),時(shí)鐘將以一種偽隨機(jī)的方式從一�(gè)頻率�(zhuǎn)移至另一�(gè)頻率。由于開(kāi)�(guān)電源的輸出紋波由一�(gè)類噪聲信�(hào)施以幅度�(diào)�,因此輸出看似沒(méi)有�(jìn)行調(diào)�,而且下游系統(tǒng)的影響可忽略不計(jì)�

偽隨機(jī)調(diào)制和內(nèi)部跟蹤濾波器

  �2:LTC6909的偽隨機(jī)�(diào)制和�(nèi)部跟蹤濾波器�

  �(diào)制量和調(diào)制速率

  �(dāng)SSFM頻率的范圍增加時(shí),帶�(nèi)�(shí)間的百分比減�。如果發(fā)射信�(hào)偶爾�(jìn)入接收器的頻段而且停留的時(shí)間很�(相對(duì)于其響應(yīng)�(shí)�),則可以顯著地降低EMI。例如:在降低EMI方面,�10[%]的頻率調(diào)制將比�2[%]的頻率調(diào)制有效得�。然�,開(kāi)�(guān)�(wěn)壓器所能容許的頻率范圍是有限的。一般來(lái)�(shuō),大多數(shù)�(kāi)�(guān)�(wěn)壓器都能很容易地承受±10[%]的頻率變��

  �(duì)于某�(gè)給定的接收器,當(dāng)頻率�(diào)制的速率增加�(shí),EMI處于“帶�(nèi)”的�(shí)間將減少,EMI將降�,這一�(diǎn)與調(diào)制量很相�。不�(guò),對(duì)�(kāi)�(guān)電源所能跟蹤的頻率變化速率(dF/dt)有一�(gè)限�。相�(yīng)的解決方案是找出那�(gè)不會(huì)影響�(kāi)�(guān)電源輸出�(diào)節(jié)性能的調(diào)制速率�

  理想的解決方�

  硅振蕩器為多�、擴(kuò)頻開(kāi)�(guān)�(wěn)壓器�(shí)鐘提供了一�(gè)理想的平�(tái)。除了具有一�(gè)板上�(shí)鐘發(fā)生器之外,這些固態(tài)器件還能將擴(kuò)頻調(diào)制與多相輸出組合起來(lái)。考慮到這一�(diǎn),凌力爾特公司開(kāi)�(fā)出了LTC6909(�1),這是一款具�8�(gè)單獨(dú)多相輸出的精�(zhǔn)�(kuò)頻硅振蕩�。單�(gè)電阻器負(fù)�(zé)�12.5kHz�6.67MHz的范圍內(nèi)選擇輸出頻率。三�(gè)邏輯輸入用于�(shè)定輸出相位關(guān)�(范圍�45°�120°),從而允許LTC6909為多�(dá)8�(gè)相位提供同步??梢詥⒂靡环N偽隨�(jī)�(kuò)頻調(diào)頻,頻率�(kuò)展量在中心頻率的±10[%]。用戶可選擇3種調(diào)制速率之一,以確保�(diào)制速率不超�(guò)�(wěn)壓器的帶寬。此�,LTC6909還具有一�(gè)�(chuàng)新的濾波器,該濾波器�(fù)�(zé)跟蹤SSFM�(diào)制速率并在頻率�(zhuǎn)換之間提供平滑處��

偽隨機(jī)調(diào)制和內(nèi)部跟蹤濾波器

  �3:LTC6909啟用SSFM以改善EMI�

  本文小結(jié)

  在單�(gè)系統(tǒng)中使用多�(gè)�(kāi)�(guān)�(wěn)壓器�(huì)�(chǎn)生重大的EMI�(wèn)�。除了標(biāo)�(zhǔn)的布局、濾波和屏蔽等習(xí)慣做法之外,�(yùn)用多相同步和�(kuò)頻調(diào)頻也能夠大幅地改善EMI性能。凌力爾特的LTC6909提供了一種簡(jiǎn)單明了的解決方案。幾乎不�(fèi)吹灰之力,這款小巧、低功率和堅(jiān)固的硅振蕩器就能夠輕而易舉地證明其價(jià)��

WK2060-3.3M 特點(diǎn)

  高達(dá)95[%]的效�(5V輸出)

  輸出電流6A

  輸入范圍4.5V�32V

  3.3V固定電壓輸出

  �(kāi)�(guān)頻率 300KHz@3A

  用戶可編程軟啟動(dòng)�(shí)�

  靜態(tài)電流小于1mA

  用戶可自�(shè)定過(guò)流保�(hù)�(diǎn)

電路�(jié)�(gòu)及基本工作原�

  �(kāi)�(guān)式穩(wěn)壓電路的顯著特點(diǎn)是功率器件工作在�(kāi)�(guān)狀�(tài),因而效率可大大提高,一般可�(dá)80[%]。另�,還具有�(wěn)壓范圍寬、穩(wěn)壓精度高、可省去電源變壓器等�(yōu)�(diǎn),是一種理想的�(wěn)壓電源,因而廣泛應(yīng)用于彩色電視�(jī)、錄像機(jī)以及�(jì)算機(jī)等各種電子設(shè)備中�

  �(kāi)�(guān)式穩(wěn)壓電路分�(diào)寬式和調(diào)頻式兩種,在�(shí)際應(yīng)用中�(diào)寬式使用得較�。開(kāi)�(guān)集成�(wěn)壓器一般都采用脈寬�(diào)制式工作方式,從控制上分有電流型和電壓型兩大�;從輸入輸出關(guān)系上分有降壓�、升壓型和極性反�(zhuǎn)�-大類;從電路結(jié)�(gòu) 上分有開(kāi)�(guān)集成�(wěn)壓器和開(kāi)�(guān)電源脈寬�(diào)制器之分,開(kāi)�(guān)集成�(wěn)壓器只限于低電壓�(wěn)壓電源。為了避免大功率集成電路的一些困�,往往將開(kāi)�(guān)式穩(wěn)壓電外圍元件,即可構(gòu)成一�(gè)�(kāi)�(guān)式穩(wěn)壓電��

  �(xiàn)將調(diào)寬式�(kāi)�(guān)電源的基本工作原理作一介紹�

調(diào)寬式開(kāi)關(guān)電源基本工作原理圖

  �(diào)寬式�(kāi)�(guān)電源基本工作原理�

  圖為�?qū)捠介_(kāi)�(guān)電源的基本工作原理圖。對(duì)于單極性矩形脈沖來(lái)�(shuō),其直流平均電壓Vo取決于矩形脈沖的寬度,脈沖越�,直流平均電壓值就越大。直流平均電壓Vo可由下式�(jì)算:

  式中:Vm ——矩形脈沖電壓;

  T1——矩形脈沖寬��

  T——矩形脈沖周��

調(diào)寬式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源方框圖

  �(diào)寬式�(kāi)�(guān)�(wěn)壓電源方框圖

  從上式可以看�,當(dāng)Vm和T一定時(shí),直流平均電壓Vo將與脈沖寬度成正�。因此,只要改為T1的大小便可改變直流平電壓Vo的大��

  圖為�(diào)寬式�(kāi)�(guān)�(wěn)壓電源的方框�。從圖中可以看出,交�220V市電�(jīng)直接整流和初步濾波后成為末穩(wěn)直流電壓。該電壓�(jīng)T2初級(jí)和開(kāi)�(guān)�(diào)整管VT形成回路。由于開(kāi)�(guān)�(diào)制而工作于�(kāi)�(guān)狀�(tài),所以通過(guò)T2初級(jí)線圈的電流為脈沖電流,此電流�(jīng)T2變換成為所需的電�,經(jīng)整流濾波而成為輸出電壓Vo�

  輸出電壓Vo�(jīng)取樣電路取出,經(jīng)比較放大電路與基�(zhǔn)電壓�(duì)比,得出誤差電壓。該誤差電壓用來(lái)控制脈沖寬度�(diào)制器,改變由脈沖振蕩器送來(lái)的脈沖寬�,從而控制開(kāi)�(guān)�(diào)整管�(dǎo)通時(shí)間,�(dá)到調(diào)壓的目的�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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