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如何完美设计BUCK变换器,何为双输出SPEIC?

更新时间:2023-12-25 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

关于BUCK话题,好多电源工程师工作中会遇见不同的问题。虽然找到问题的症结,就能对症下药。下边给你们分享几篇不错的文章,供你们学习~Epb物理好资源网(原物理ok网)

到底怎么完美设计BUCK变换器,何为双输出SPEIC变换器你又了解多少?Epb物理好资源网(原物理ok网)

变换器在诸多电子元件中实际应用还是比较频繁的,因而深入了解变换器,对于每个工程师是很有必要的。在此和你们分享关于怎么完美设计BUCK变换器,又该从那个角度去理解双输出SPEIC变换器?感兴趣的请看正文!Epb物理好资源网(原物理ok网)

一、buck变换器Epb物理好资源网(原物理ok网)

(一)buck变换器总电路原理Epb物理好资源网(原物理ok网)

这次设计主要是针对BUCK变换器的主电路进行设计,所选择的全控型元件为P-。查阅相关资料,可以使用以纳秒调制器芯片为主的控制电路来形成PWM控制讯号,进而来控制P-的通断。之后通过设计以为主芯片的驱动电路对P-进行驱动,电路须要使用两个输出电流恒定为15V的电源来驱动两个芯片工作。Epb物理好资源网(原物理ok网)

同时采用电流闭环,将输出电流进行分压处理后将其反馈给控制端,由输出电流与扩频讯号比较形成PWM讯号,达到负反馈稳定控制的目的,得到电路的原理框图1所示。Epb物理好资源网(原物理ok网)

图1总电路原理框图Epb物理好资源网(原物理ok网)

(二)电路基本结构Epb物理好资源网(原物理ok网)

右图2所示为BUCK型DC/DC变换器的基本结构,此电路主要由实线框内的全控性开关管T和续流晶闸管D以及输出混频电路LC构成。对开关管T进行周期性的通、断控制,便能将直流电源的输入电流Vs变换成为电流Vo输出给负载……Epb物理好资源网(原物理ok网)

分享关于buck变换器的这些事儿,你了解多少?Epb物理好资源网(原物理ok网)

提到buck变换器,大多数工程师们还是很熟悉的。本文通过阐明buck变换器的工作原理、buck变换器的降糖原理、buck变换器的工作过程以及怎样进行buck变换器设计四方面。以此机会,不清楚的工程师赶快充电下喽!Epb物理好资源网(原物理ok网)

一、Buck变换器三种称法Epb物理好资源网(原物理ok网)

1.降糖变换器:输出电流大于输入电流。Epb物理好资源网(原物理ok网)

2.串联开关稳压电源:单刀双掷开关(晶体管)串联于输入与输出之间。Epb物理好资源网(原物理ok网)

3.三端开关型降糖稳压电源:Epb物理好资源网(原物理ok网)

1)输入与输出的一根线是公用的。Epb物理好资源网(原物理ok网)

2)输出电流大于输入电流。Epb物理好资源网(原物理ok网)

二、Buck变换器工作原理结布光Epb物理好资源网(原物理ok网)

图1.Buck变换器的基本原理图Epb物理好资源网(原物理ok网)

由上图可知,Buck变换器主要包括:开关器件M1,晶闸管D1,电感L1,电容C1和反馈支路。而通常的反馈支路由四部份组成:取样网路,偏差放大器(,E/A),占空比调制器(,PWM)和驱动电路。Epb物理好资源网(原物理ok网)

三、Buck变换器工作过程剖析Epb物理好资源网(原物理ok网)

图2.Buck变换器的工作过程Epb物理好资源网(原物理ok网)

为了易于对Buck变换器基本工作原理的剖析,我们首先作以下几点合理的假定:Epb物理好资源网(原物理ok网)

1)开关器件M1和晶闸管D1都是理想器件。它们可以快速的导通和关断,且导通时压降为零,关断时漏电压为零;Epb物理好资源网(原物理ok网)

2)电容和电感同样是理想器件。电感工作在线性区而未饱和时,寄生内阻等于零。电容的等效串联内阻(Epb物理好资源网(原物理ok网)

,ESR)和等效串联电感(,ESL)等于零;Epb物理好资源网(原物理ok网)

3)输出电流中的杂讯电流和输出电流相比特别小,可以忽视不计。Epb物理好资源网(原物理ok网)

4)取样网路R1和R2的阻抗很大,因而促使流经它们的电压可以忽视不计。Epb物理好资源网(原物理ok网)

在以上假定的基础上,下边我们对Buck变换器的工作过程进行剖析……Epb物理好资源网(原物理ok网)

电路设计篇之Buck电源设计该怎么深入学习Epb物理好资源网(原物理ok网)

电路设计中,最常见的几种电路分别为BUCK、BOOST、电路。本文我们还是探讨一下关于BUCK电路设计的要点。Epb物理好资源网(原物理ok网)

1.BUCK电路公式估算Epb物理好资源网(原物理ok网)

buck,boost,的最基本剖析原理都采用伏秒平衡原理:电感在导通和关断时,其电压的变化量相等,即Von*Ton=Voff*Toff=L*ΔI。右图我们常用的降糖型DCDCbuck拓扑。Epb物理好资源网(原物理ok网)

在不考虑带有寄生参数的RLGC模型的情况下,通常我们的估算步骤如:Epb物理好资源网(原物理ok网)

1)Von*Ton=Voff*Toff–>Vo=D*Vin(基频D在输出电流设置时已决定)Epb物理好资源网(原物理ok网)

2)输出电感L1估算:Von*D/f=L1*ΔI(ΔI为所容许的电感谐波电压)Epb物理好资源网(原物理ok网)

3)输出电容Co估算:ΔU=ΔQ/C=CI*T/8C(ΔU为所容许的输出杂讯电流)Epb物理好资源网(原物理ok网)

2.支路稳定性Epb物理好资源网(原物理ok网)

里面是开环剖析的拓扑,而我们DCDC实际的拓扑是闭环,所以要剖析支路稳定性。上面LDO电源也提及,假如没有芯片的内部参数或则有增益相位剖析仪。非原厂的硬件设计人员是很难保证支路稳定性的。幸似乎TI这些国际大厂会在指南上给出估算公式,不须要自己去剖析支路,你们直接使用TI给出的估算公式就可以了,自己去估算反倒会出问题。Epb物理好资源网(原物理ok网)

3.贴片电感参数Epb物理好资源网(原物理ok网)

电感在应用分类有好多,例如大功率电感,串扰电感,变压器,高频变压器,磁珠等。我们在手机,平板笔记本的DCDC电源设计中最常用到的电感就是“贴片功率电感”,那你们怎么保证选择的“贴片功率电感”是可靠的……Epb物理好资源网(原物理ok网)

干货|BUCK/BOOST电路原理(建议收藏)Epb物理好资源网(原物理ok网)

追随小编的步伐,我们瞧瞧这个常用的BUCK以及BOOST电路工作原理究竟是怎样样的?Epb物理好资源网(原物理ok网)

升压和降糖电路,是指电力电子设计当中常说的BUCK/BOOST电路。这两种电路常常一起出现在电路设计当中,BUCK电路指输出大于电流的单管不隔离直流变换,BOOST指输出电流低于输入电流的单管不隔离直流变换。作为最常见也比较基础的两种电路,本篇文章主要对BUCK/BOOST电路原理进行讲解。Epb物理好资源网(原物理ok网)

首先让我们从BUCK变换器的概念开始讲起,BUCK变换器称作降糖式变换器,是一种输出电流大于输进电流的单管不隔离直流变换器。Epb物理好资源网(原物理ok网)

图中,Q为开关管,其驱动电流通常为PWM(Pulsewidth占空比调制)讯号,讯号周期为Ts,则讯号频度为f=1/Ts,导通时间为Ton,关断时间为Toff,则周期Ts=Ton+Toff,信噪比Dy=Ton/Ts。Epb物理好资源网(原物理ok网)

开关管Q也为PWM控制方法,但最大转矩Dy必须限制,不答应在Dy=1的状态下工作。电感Lf在输进侧,称为升压电感。BOOST变换器也有CCM和DCM两种工作方法。Epb物理好资源网(原物理ok网)

BUCK/BOOST变换器:俗称升降压式变换器,是一种输出电流既可高于也可低于输进电流的单管不隔离直流变换器,但其输出电流的极性与输进电流相反。BUCK/BOOST变换器可看做是BUCK变换器和BOOST变换器串联而成,合并了开关管。Epb物理好资源网(原物理ok网)

BUCK/BOOST变换器也有CCM和DCM两种工作方法,开关管Q也为PWM控制方法……Epb物理好资源网(原物理ok网)

解读电感极性对BUCK变换器反馈环的影响Epb物理好资源网(原物理ok网)

电子系统的主控制板一般须要一些降糖Buck变换器给CPU、存储器等芯片供电,降糖Buck变换器的输出电感工作在推挽形式,从电压模式的工作特性,电感的极性对于系统反馈支路和系统的稳定性应当没有影响,这也是许多电源研制工程师的普通认识,并且在一些应用条件下,当输出电抬高信噪比小的时侯,系统的稳定性却遭到电感极性的影响。Epb物理好资源网(原物理ok网)

1、问题的提出Epb物理好资源网(原物理ok网)

测试的电路为电压模式的降糖Buck变换器压,输入电流Vin=12V,输出Vo=1.1V,电压Io=3A。测试条件:C1=22uF,C2=32uF,R1=3.9K,R2=10.2K,R3=10K,Rc=20K,Cc=5.6nF,Cff=1nF,L=3.6uH,fs=,如图1所示。Epb物理好资源网(原物理ok网)

图1:测试电路Epb物理好资源网(原物理ok网)

电感表面其中的一个管脚标示有一个圆点,它的涵义是线圈定子的起始点和极性,见图2所示。先将这个圆点对应的管脚联接到输出Vo,测试相关的电流波形和相位裕量。之后将电感转180度,将这个圆点对应的管脚联接到U1的LX管脚,测试相关的电流波形和相位裕量。Epb物理好资源网(原物理ok网)

电感起始点联接Vo的测试结果分别如图2(a)和图1(b)所示,电感起始点联接LX的测试结果分别如图1(c)和图1(d)所示。Epb物理好资源网(原物理ok网)

‍(a):电感起始点联接Vo的波形Epb物理好资源网(原物理ok网)

(b):电感起始点联接Vo的支路测试Epb物理好资源网(原物理ok网)

(c):电感起始点联接LX的波形Epb物理好资源网(原物理ok网)

(d):电感起始点联接LX的支路测试Epb物理好资源网(原物理ok网)

图2:测试波形Epb物理好资源网(原物理ok网)

当电感起始点联接Vo时,LX的波形出现大小波,系统形成显著的振荡,网路剖析仪检测不到正确的结果。当电感起始点联接LX时,LX的波形工作正常,网路剖析仪检测为:带宽44.55KHz,相位裕量33.82度……Epb物理好资源网(原物理ok网)

轻松入门学电源:从内阻分压、线性稳压器到BUCK变换器Epb物理好资源网(原物理ok网)

假如有一个10V的电流电容电阻串联分压公式,要想得到5V的电流,如何办?十分简单,用两个电阻相同的阻值R1、R2串联上去,从接地内阻R2上取电流,就直接得到5V电流。Epb物理好资源网(原物理ok网)

图1:串联内阻分压Epb物理好资源网(原物理ok网)

假如给这个电流加负载,二个串联内阻的电阻为1K,负载内阻为1K,这么得到的电流只有3.33V,因而这个电流不具有加载能力,不能作为稳定的电源给负载供电。Epb物理好资源网(原物理ok网)

稳压管具有稳压的能力,倘若将电路中的R2换成5V稳压管,稳压管两端就可以输出稳定的5V电流,这个电流具有一定的加载能力。串联内阻R1的取值范围由稳压管的最小工作电压(稳压)和最大工作电压(最大功率耗损)来决定。输入电流变化时,输入电流和输出电流的压差由R1来承当,因而R1俗称之为调整阻值。Epb物理好资源网(原物理ok网)

串联稳压管电路中,调整内阻坐落主电压回路,因而不能通过大的负载电压,输出负载电压范围十分小。为了扩大输出负载电压的范围,这么,是否可以用某种方法,将调整内阻移出主电压回路,也就是将主电压(负载电压)回路和基准稳压电路分开,同时用基准稳压电路去控制输出电流呢?Epb物理好资源网(原物理ok网)

图2:线性稳压器Epb物理好资源网(原物理ok网)

二极管工作在放大区时,集电极可以控制栅极的电压,同时栅极和电枢回路是独立分开的,假若将二极管插入到串联稳压管电路中,基极、发射极构成主电压(负载电压)通路,基准稳压电路联接到栅极,就得到了线性稳压器的基本结构,如图2所示。若稳压管为5V,输出电流为:5-0.7=4.3V。输入电流变化时,输入电流和输出电流的压差都由工作在放大区二极管承当,因而这个二极管称作之为调整管。Epb物理好资源网(原物理ok网)

稳压管作基准电流,精度差、温漂和噪音大,输出电流设置的灵活性较差,假若将稳压管换成精度高、温漂和噪音小的带隙基准,输出电流通过集电极进行反馈控制,同时加入过流、过温、过压、欠压等一些保护功能,就构成了常用的三端线性稳压器,如、等。Epb物理好资源网(原物理ok网)

图3:三端线性稳压器Epb物理好资源网(原物理ok网)

通用的三端线性稳压器输入电流和输出电流的压差必须小于2V以上才会正常工作,优化电路使输入电流和输出电流的压差高于2V时也能正常工作,这些三端线性稳压器称为低压差三端线性稳压器电容电阻串联分压公式,即LDO,甚至还有超低压差的三端线性稳压器……Epb物理好资源网(原物理ok网)

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