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acdc开关电源芯片如何选型(开关电源芯片DC-DC转换器)

acdc开关电源芯片如何选型(开关电源芯片DC-DC转换器)图1显示的是降压型DC-DC转换器的电路结构。其中Vin是输入电压;S1是上开关管,用功率MOSFET实现,控制电路决定其导通和关断;S2是下开关管,一般用MOSFET或肖特基二极管实现;L C为滤波元件;R是负载电阻。1. 降压型DC-DC转换器DC-DC转换器的分类表非隔离式DC-DC转换器非隔离式的DC-DC转换器都是基于降压,升压以及降压-升压型DC-DC转换器而衍生出来的,下面就简单介绍一下这三种DC-DC转换器。

开关电源利用现代电力电子技术,控制开关的导通与关断,并依据电容和电感的能量存储特性,将能量从输入传送到输出,并使输出电压稳定的一种电源。目前,随着电力电子技术的发展,开关电源技术不断更新,以轻量小型和提高效率为目的,广泛应用在工业控制及其自动化、通讯、电力、医疗、电子等领域。

开关电源可以依据负载进行自动调整,由开关部分和控制部分的组成。开关部分是完成电压变换的主要部分,包括开关管,同步管,电感,电容等元器件;而控制部分则是在比较输出的反馈电压和参考电压之后,经过信号转换和处理后输出来调整开关管占空比,从而稳定输出电压。

目前的开关电源大致分为两类,分别是直流和交流开关电源。其中直流开关电源的核心是DC-DC转换器。DC-DC转换器是将某一直流电压转变成其他直流电压的电源管理芯片。DC-DC转换器的特点有:输出电压变化范围广,工作效率高,输出电流大,安全可靠。

DC-DC转换器依据输入和输出之间是否有电气隔离,分成隔离式DC-DC转换器和非隔离式DC-DC转换器。具体分类如下表所示:

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DC-DC转换器的分类表

非隔离式DC-DC转换器

非隔离式的DC-DC转换器都是基于降压,升压以及降压-升压型DC-DC转换器而衍生出来的,下面就简单介绍一下这三种DC-DC转换器。

1. 降压型DC-DC转换器

图1显示的是降压型DC-DC转换器的电路结构。其中Vin是输入电压;S1是上开关管,用功率MOSFET实现,控制电路决定其导通和关断;S2是下开关管,一般用MOSFET或肖特基二极管实现;L C为滤波元件;R是负载电阻。

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图1 降压型DC-DC转换器的电路结构

在一个开关周期T中,令S1的导通时间为ton,令导通占空比ton/TD;令S2的导通的时间为toff,令截止占空比toff/TD’IL是电感电流,VL是电感两端电压。

ton toff=T时,电感中持续有电流,这种工作状态叫做电感电流连续模式(CCM Continuous Conduction Mode)。而当电感中电流在一段时间保持为零时,即ton toffT时,就会出现另一种工作状态,即电感电流不连续模式(DCM Discontinuous Conduction Mode)。输出电流或电感L过小,周期T过长都会使电感电流不连续模式发生。对于这种电路结构,输出电压均低于输入电压,从而称之为降压型DC-DC转换器。

2. 升压型DC-DC转换器

升压型DC-DC转换器中所用的电路元件与降压型结构相同,有着相似的结构,只是将开关和电感的位置进行互换。具体电路如图2所示。

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图2 升压型DC-DC转换器的电路结构

周期开始的时候,开关管S2导通,S1截止,电源给电感进行充电从而使得电感电流持续上升。而当控制电路使S2截止时,电感电流经由S1分别流向电容和负载。对于这种电路结构,输出电压均高于输入电压,从而称之为升压型DC-DC转换器。

3. 降压-升压型DC-DC转换器

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图3 降压-升压型DC-DC转换器的电路结构

降压-升压型DC-DC转换器的工作原理与前两种转换器类似,该转换器可以同时使电压增加或降低。具体电路如图3所示。

周期开始的时候,开关管S1导通,S2截止,电源给电感进行充电从而使得电感电流持续上升。而当控制电路使S1截止时,电感电流经由S2分别流向电容和负载。

当导通占空比D<0.5时,该DC-DC转换器是降压的,而当D>0.5时,该DC-DC转换器是升压的。并且由于无论是升压型还是降压型,该DC-DC转换器的输出与输入的电压极性相反,因此又称降压-升压型DC-DC转换器为反向型DC-DC转换器。

隔离式DC-DC转换器

隔离式DC-DC转换器在工业现场总线,工业自动化等上面应用非常广泛,它能够提供电流隔离,抵抗噪声和提高安全性。隔离式DC-DC转换器常采用变压器或光耦合器来实现输入输出的电气隔离。下面就以正激式和反激式DC-DC转换器为例来介绍隔离式DC-DC转换器。

1. 正激式DC-DC转换器

正激式转换器在降压型DC-DC转换器的基础之上添加变压器而形成,具体电路结构如图4所示。

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图4 正激式DC-DC转换器的电路结构

正激式转换器的电路结构比较简单,通过变压器实现了对输入输出电压的隔离,可实现多路输出,可应用在中小功率的变换场合。

2. 反激式DC-DC转换器

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图5 反激式DC-DC转换器的电路结构

图5显示的是反激式DC-DC转换器的电路结构,其广泛应用于低功率,高输入电压的应用场合,调节能力比正激式转换器弱,通常工作于非连续传导模式。

3. 正激式与反击式的区别

从结构来说,正激式变压器要求较大的电感量,同时不需要为变压器开气隙。开关管关断时,正激式靠电感和续流二极管维持输出,反激式靠变压器次级释放能量来维持输出。所以相比于正激式,反激式电路则更是额做多路输出,且安全性能更高。

从工作方式来说,正激式是指当变压器原边开关管导通时,能量被传送到负载,当开关管截止时,变压器能量通过磁复位电路去磁。反激式与正激式工作方式相反,原边开关管导通时,变压器存储能量,当开关管截止时,变压器能量传送到负载。

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