LDO与PWM设计资料整理
LDO电路集锦
这是我常用的LDO电路，实测最小稳定压差为0.2V，输入电压小于稳定电压（输出电压+0.1V）时，调整管饱合，压差小于0.2V，电流小于100mA情况下压差小于0.1V.该电路取样及误差放大采用差分电路，并且省掉了常见串联型PNP稳压电路的启动电阻。
输出电压U。
=Vz*（R114+R115）/R115输出限流电流由R113决定（调整管用P-MOSFET则无此功能）在大电流应用，将调整管改为P-MOSFET即可。
与1117的应用对比该电路的缺点是元件较多，输出不够稳定，用主贴的参数提供200mA电流，VBAT由4.5V降为3.5V时，输出电压会有0.1V的下滑（即输出为3.2V)。
但如果电路中有多余的运放单元，则电路可大大简化。
该电路的优点：VBAT降到3.3V以下时，输出始终保持为VBAT-0.1V，比1117优秀得多。
某手持设备由三只干电池串联供电的开发过程中（耗电300mA），最初用L1117供电，当电池端电压降到3.6V时，其输出仅为2.7伏，电路产生异常。
高倍率放电情况下，干电池的终止电压是0.95V/单元，这显然不能合理利用完电池能量。
用该电路取代1117后，电池电压降到2.9伏电路产生异常，电池寿命试验证明，后者可提高电池便用寿命25%以上。
最近用了AME1117,也是别人推荐用的.之前也没感觉这类LDO有什么方便之处.在网上关于LDO的文章也比比皆是.有饿就顺便摘录几篇吧(一)这是我常用的LDO电路，实测最小稳定压差为0.2V，输入电压小于稳定电压（输出电压+0.1V）时，调整管饱合，压差小于0.2V，电流小于100mA情况下压差小于0.1V.该电路取样及误差放大采用差分电路，并且省掉了常见串联型PNP稳压电路的启动电阻。
输出电压U。
=Vz*（R114+R115）/R115输出限流电流由R113决定（调整管用P-MOSFET则无此功能）在大电流应用，将调整管改为P-MOSFET即可。
数字开关电源基础(凌特资料)
BOOST
同步BOOST变换器
1 输出二极管换为功率MOSFET 2 应用于高功率输出大电流 3 高效率
多相BOOST变换器
1 低的输出电压纹波 2 小的电感和小的电容 3 高效率
72
BOOST
元件选取
①功率MOSFET VDDS > Vo， IDmax > Io/(1-D)+ΔI/2 ②续流二极管或同步MOSFET VRRM > Vo， IF(AV) > Io ③电感 L >VINDMAX / f ΔI ， ΔI = 0.2~0.4 IIN ， 饱和电流Isat > IIN+ΔI/2 ④PCB：输入地回路电流连续，输入地为干净地
4
LDO
3）NPN准LDO调节器利用一个非达林 顿结构的NPN作为主要传输晶体管 ，由PNP提供驱动。由于单独NPN的 电流增益通常要高于PNP，因此该 调节器的电流增益要比传统的PNP LDO要高，且负载调节更佳、接地 引脚电流更低，但还是稍逊于标准 的NPN达林顿调节器。由于在传输 器件中只用一个NPN而非达林顿， 因此准LDO的压降仅为VCESAT与VBE 的和（约1～1.5伏）。
LTC1628/1629
CLK
1:1 Gain Diff Op-Amp
电流检测比较 ITH电压环补偿
40
BUCK
峰值电流模式控制BUCK变换器 优点: 1 内在固有的精确/快速脉冲限流,可靠性高 2 真正的电感电流软起始 3系统是一阶，稳定的余量大稳定性好,对于所有陶冶电容 容易设计补偿环路 4 易实现多个相位/多个变换器并联操作得到更大输出电流 5 精确/快速的电流均流 6 输出电压与输入电压无关，允许大的输入电压纹波， 减小输入滤波电容从而提高了输入的功率因素 缺点 需要精密的电流检测电阻,影响效率和成本
LDO电路设计规范
本规范主要起草人：王振华。
LDO电路设计规范
11
本规范规定了LDO电路输入输出电容的选择以及电源输出的电流的基本要求。
12
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
C2
钽电容
47Uf16V
800mΩ
TAJD476K016RNJ
输入电压VIN
输出电压VOUT
最大允许输出电流
5V
3.3V
200mA
4.2MIC37302-WU典型电路设计
电容的选取
电容类型
容值/耐压
等效串联电阻
型号
C1
瓷片电容
10Uf10V
10 mΩ
GRM21BR61A106KE19L
C2
瓷片电容
47Uf10V
1
低压降（LDO）线性稳压器的成本低，纹波小，静态电流小，这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少，通常只需要一个输入电容和输出电容。但是他也有很明显的缺点，发热量大、效率低。设计注意事项主要有输入电容、输出电容的选择以及本身的功耗。
在电路设计中，硬件工程师选用了多款LDO电源芯片，每一种LDO电源芯片对输入输出电容都有不同的要求，一颗LDO芯片也可以使用多种电容以保证电源电压输出的稳定。这些造成了不同的硬件工程师在使用同一颗LDO芯片设计了不同的电路。本规范主要对LDO的输入输出电容的选择以及输出电流进行规范，方便电源的设计以及测试。
ldo设计要点
ldo设计要点
1.了解负载特性：在设计LDO之前，需要了解负载的特性，包括最大/最小负载电流、负载的动态响应、负载的静态响应等。
2. 选择合适的输出电容：LDO的输出稳定性很大程度上取决于输出电容的选择，需要根据负载特性来选择合适的输出电容。
3. 建立合适的反馈回路：LDO的反馈回路直接影响输出稳定性和负载能力，需要根据实际应用来建立合适的反馈回路。
4. 降低LDO的静态功耗：在设计LDO时，需要尽可能地降低静态功耗，以提高效率和延长电池寿命。
5. 保护LDO：为了保护LDO不受过压、过流等因素的损害，需要在设计中添加相应的保护电路。
6. 优化布局：在LDO的PCB布局中，需要优化布线、降低噪声等，以提高性能和稳定性。
7. 参考其他设计：可以参考其他LDO的设计方案，了解设计经验和技巧，从而优化自己的设计。
- 1 -。
LDO设计小结1
t1
1 1 V tsr Cpar BWcl BWcl Isr
由上面两个表达式可以看出，要降低输出电压抖动，主要办法是提高 LDO 的闭环 带宽，减小 pass element 的寄生电容，同时增大对该寄生电容的驱动能力。 （Iout-max， Cout 和 Vesr 等指标通常是给定的） 2.4 电流效率 该指标反映了 LDO 给负载提供输出电流的效率，其表达式如下：
Vtr- max Iout max t1 Vesr Cout
其中 Iout-max 表示 LDO 的最大输出电流，Cout 表示电路的输出电容（包括片内寄生 电容，外接旁路电容及负载电容等） ， Vesr 表示输出电容的 ESR 带来的电压抖动， t1 与电路的闭环带宽及内部转换速率（与 pass element 的寄生电容相关）有关，具体表 达式如下：
PSR Vout Vdd
我们先来考虑 DC 情况下的 PSR，从电源到输出有两条通路，如下图所示：
Vdd Vref Vout
Aop
Vg
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R1
R2
图中红色的两条虚线表示了从电源到输出的两条通路，一条是从电源经过 pass element 直接到输出，另一条是输出经过由电阻分压网络，误差放大器和 pass element 构成的反馈环路后回到输出。由此可以得到如下关系式：
2.1 线路及负载调整率 线路调整率即输出电压随输入电压的变化情况， 而负载调整率指输出电压随负载电 流的变化情况，这两个指标都对应电路的稳态响应。具体公式如下：
Line regulation = VO VO Load regulation = VI IO
通常情况下，输出电压随输入电压的降低及负载电流的增大而降低。在实际仿真中 发现，要想提高线路及负载调整率，较为直接的方法是提高环路增益。 2.2 drop-out 电压 drop-out 电压表征了使输出电压稳定的最小输入电压，其大小即为此时输入输出之 间的电压差。显然，减小 drop-out 电压可以提高 LDO 的电流效率。下面分析两种典型 电路的 drop-out 电压，即 pass element 分别用 PMOS 和 NMOS 的情况，如下图所示：
LDO设计基础知识
电源转化方面的知识LDOLDO是low dropout regulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。
传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。
但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。
针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。
目录•LDO的概念•LDO的工作原理•LDO的工作条件•LDO的四大要素•LDO的概念LDO是一种线性稳压器。
线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。
所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。
正输出电压的LDO（低压降）稳压器通常使用功率晶体管（也称为传递设备）作为PNP。
这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为200mV 左右；与之相比，使用NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为2V 左右。
负输出LDO 使用NPN 作为它的传递设备，其运行模式与正输出LDO 的PNP设备类似。
更新的发展使用MOS功率晶体管，它能够提供最低的压降电压。
使用功率MOS，通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的电阻造成的。
如果负载较小，这种方式产生的压降只有几十毫伏。
DC-DC的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器，包括LDO。
但是一般的说法是把直流变（到）直流由开关方式实现的器件叫DCDC。
LDO是低压降的意思，这有一段说明：低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。
它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。
新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA（TI 的TPS78001达到Iq=0.5uA），电压降只有100mV(TI量产了号称0.1mV的LDO)。
LDO电路原理与设计（一）
LDO电路原理与设计（⼀）本篇博⽂只介绍LDO的重要原理性概念，详细的误差放⼤器、功率管设计，相位补偿下节进⾏介绍。
⼀、LDO的原理话不多说，直接上图：⼆、LDO关键性能参数1、压降：产⽣额定输出电压时，减⼩输⼊电压，输出电压下降到额定输出电压98%时，输⼊输出压差即为dropout电压，我们希望这个电压越低越好。
2、负载调整率反映了输⼊固定情况下，LDO输出电压受负载电流变化的影响，定义公式如下：负载调整率和负载电流范围有关，和LDO本⾝特性也有关，即为输出端的微分电阻：设放⼤器低频增益为A，调整管跨导为gm:得到：根据负载电路表达式，可以看出，负载电流变⼤，gm变⼤，ro表⼩，微分电阻变⼩放⼤器低频增益变⼤，微分电阻变⼤，提⾼了负载调整率。
3、线性调整率反映了负载固定的情况下，输⼊电压对输出电压变化的影响，即主要的影响来⾃，输⼊电压变化，运放输出端电压变化(B)，调整管电流变化，环路增益变化，导致输出电压变化。
因此提⾼线性调整率的⽅法就是，提⾼放⼤器地频增益4、瞬态特性LDO的瞬态响应包括两个⽅⾯：⼀是⼤信号响应速度，⼆是⼩信号响应速度，当输出端电流发⽣⼤幅度跳变，电路⾸先发⽣的是⼤信号响应，输出端电压⼤幅度变化，运放发⽣转换，功率管栅极电压缓慢变化，直到电平接近静态数值，电路表现为⼩信号响应，最终输出电压稳定到⼀个固定值。
以下图为例，当负载电流突然变⼤，输出电压在t1时间段有个Vdip的压降，经过t2的时间，由⼤信号响应转换到⼩信号响应，最后t2末端恢复稳定，两种电流下输出电压有Vdiff的差异，是由于LDO有限的负载调整率导致的。
对于驱动数字电路的LDO，瞬态特性是个很重要的指标，因为电源电压有个噪声容限，超出门限会导致逻辑电平判断错误。
LDO的瞬态特性可以从两个⽅⾯考虑，⼀个是负载电流发⽣变化时，输出电压变化量，⼀个是输出电压恢复到额定值所需要的时间。
对于外接⼤电容的LDO，由于电容存储⼤量电荷，充放电电流可以满⾜负载电流的突变，对⽐capless LDO，这是设计难点，有⼀些瞬态增强电路，这⾥不做解释。
LDO设计基础知识
LDO设计基础知识LDO（Low Dropout）是一种线性稳压器，用于滤除电压波动和保持稳定的输出电压。
它是一种常见的电子元件，常用于电源转换电路和其他电路中，具有以下几个重要特点：1.低压差：LDO可以在输入电压与输出电压之间产生极低的压差。
这意味着输入电压可以在有限范围内变化，而输出电压仍然保持稳定。
通常，LDO的压差在0.1V至0.5V之间。
2.高精度：LDO可以提供高精度的输出电压。
它可以提供常见的电压值，如3.3V、5V等，并且通常输出电压的波动范围非常小，可达0.01V以下。
3.低噪声：LDO具有低噪声性能，可以减少电源电压噪声对系统性能的影响。
这对于一些对噪声敏感的应用非常重要，如通信设备、音频设备等。
4.快速响应：LDO具有快速响应的特点，它可以在输入电压发生变化时，快速调整输出电压以保持稳定。
这对于对电压变化要求较高的应用非常重要。
LDO通常由以下几个主要部分组成：1.参考电压：参考电压是LDO的基准电压，它与输出电压相关。
它可以是内部产生的，也可以是外部输入的。
通常情况下，内部参考电压具有较高的稳定性和准确性。
2.错误放大器：错误放大器用于比较参考电压和反馈电压，并产生误差信号。
如果输出电压低于参考电压，那么错误放大器会对输出进行调整，以增加输出电压；如果输出电压高于参考电压，那么错误放大器会降低输出电压。
3.功率晶体管：功率晶体管（或称为功率开关）是LDO中的关键元件。
它可以调整输出电压，以保持在设定的参考电压附近。
4.反馈网络：反馈网络用于监测输出电压，并将信息反馈给错误放大器。
它通常由电阻和电容组成，用于滤除噪声和稳定输出电压。
在设计LDO电路时，需要考虑以下几个因素：1.载流能力：LDO的载流能力是指它可以提供的最大输出电流。
在选择LDO时，需要确定它是否能够满足应用中的需求，包括最大负载电流和稳定输出电压的要求。
2.效率：LDO的效率是指其输入功率与输出功率之比。
LDO设计参考
最近在一个系统的电源芯片的选型中（系统输入为3.3V，需要得到1.8V的电压，该1.8V所需最大电流250mA左右），为了减小纹波对系统性能的影响，考虑用LDO来进行电压转换，最初选择了Sipex一个LDO（SP6205EM5-ADJ，SOT-23-5）。
通常，IGND为uA级（比如：SP6205在500mA输出时的IGND=0.35mA），若要求不是特别精确，基本可忽略Vin*IGND该项的影响。
因此，芯片实际工作时的功耗必须限制在最大允许功耗范围内，超过PD(max)则芯片进入热保护模式。
根据式（1），我们就可以算出以下参数：
（a）在已知输入输出压差的条件下，得出最大输出电流
当芯片超过了最大允许功耗时，节点温度会过高，从而芯片进入热保护模式。
SP6205-ADJ（SOT-23-5封装）的最大功耗为：
PD(max) = ( 125℃ – 25℃ ) / (191 ℃/W) = 523 mW
实际工作过程中，芯片功耗为：
PD = ( Vin – Vout)*Iout + Vin * IGND （1）
例如：输入电压5V，输出电压3V，则：
523mW = (5V – 3V)*I(load(max)) + 5V * 0.35mA，
则 I(load(max)) = 260.6mA。
（b）在已知负载电流的条件下，得出输入输出允许最大压差
例如：输出电压为3V，负载电流为400mA，则：
523mW = （Vin – 3V）* 400mA + Vin * 0.35mA，
ldo的设计..
第1章绪论1.1低压差稳压电源在现实生活中的应用低压差稳压器(LDO)能够在很宽的负载电流和输入电压范围内保持规定的输出电压，而且输入和输出电压之差可以很小。
这个电压差被称为压降或裕量要求，在负载电流为2A时可以低至80mV。
现在，便携设备需要使用的低压差线性稳压器经常多达20个。
最新便携设备中的许多LDO被集成进了多功能电源管理芯片2(PMIC)——这是高度集成的系统，拥有20个或以上的电源域，分别用于音频、电池充电、设备管理、照明、通信和其它功能。
然而，随着便携系统的快速发展，集成式PMIC已经无法满足外设电源要求。
在系统开发的后期阶段必须增加专用LDO来给各种选件供电，如相机模块、蓝牙、WiFi和其它连接模块。
LDO还能用来辅助降低噪声，解决由电磁干扰(EMI)和印刷电路板(PCB)布线造成的稳压问题，并通过关闭不需要的功能来提高系统效率。
1.2低压差稳压电源的发展现状LDO发展概况中国集成电（IC)产业经过40余年的发展，已经形成了一个良好的产业基础，并已经进入了一个加速发展的新阶段。
借鉴国外先进技术，充分利用国内优惠政策，是当前国内各个IC公司发展的立足点。
作为被广泛应用于手机、DVD、数码相机以及Mp3等多种消费类电子产品中的稳压芯片，LDO已引起人们的高度重视。
国内早期从事LDO生产的圣邦微电子有限公司生产的SG2001、SG2002及SG2003系列LDO，足以满足当前市场上主流电压、电流的需要；它的SG2004、SG2011以及SG2012系列产品，非常适合于大电流负载应用；而它的SGM2007/2006/2005系列RF LDO更适用于手机电源的应用。
尽管是国产芯片，但这些芯片的性能丝毫不逊色于国外同类产品，而价格更适合于当前国内市场。
由此看来，国内与国外IC发展的将不会越来越大，每个国人都可以相信，中国不仅可以成为IC产业的新兴地区，更能成为世界IC强国。
1.3低压差稳压电源的发展趋势目前，低压差线性稳压器正进入一个蓬勃发展的新时期。
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1.定义：LDO：LOW DROPOUT VOLTAGE，低压差线性稳压器，仅能在降压中应用。
输出电压必需小于输入电压。
PWM：脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
2.LDO与DC/DC优缺点LDO:优点：稳定性好，负载响应快。
输出纹波小。
缺点：效率低，输入输出的电压差不能太大。
负载不能太大，目前最大的LDO为5A（但要保证5A的输出还有很多的限制条件）。
PWM开关电源:优点：输入电压范围较宽, 高效率，高输出电流，低静态电流。
缺点：负载响应比LDO差，输出纹波比LDO大,成本相对较高。
3.工作原理LDO:右图为串联线性电源的主要组成部分,其电压调整单元采用有源器件并串联在输入电源和负载之间,负反馈环路决定调整单元的导通程度,以维持输出电压稳定。
负反馈环路的核心是一个高增益的运算放大器,称作电压误差放大器,用它来对输出电压和稳定的基准电压之间作比较,当有误差存在时,电压误差放大器的增益将误差电压放大很多倍,放大后的误差电压直接控制串联调整单元的导通电阻,从而维持额定的输出电压。
电压误差放大器对输出变化的响应速度和输出电压的控制精度取决于误差放大器的反馈环补偿设计。
负反馈补偿的大小由分压电阻和接到电压误差放大器负输入端与输出端之间的电阻大小决定。
DC/DC开关电源：开关电源采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压。
如右图所示,其中DC/DC变换器进行功率变换,是开关电源的核心部分,反馈回路检测其输出电压,并与基准电压比较,其误差电压通过误差放大器放大及控制脉宽调制电路,再经过驱动电路控制半导体开关的通断时间比,从而调整输出电压的大小。
PWM：脉宽调制(PWM)变换器就是重复通断开关,把直流电压变换为高频方波电压,再经整流平滑变为直流电压输出,PWM变换器由半导体开关、整流二极管、平滑滤波电抗器与电容器等基本元器件所组成输入输出间需要进行电气隔离时,可以采用变压器,把高频方波电压通过变压器传送到输出端。
基本的Boost变换器电路结构:相对Buck变换器,仅L、SW、D的位置做了变换。
（1）开关导通时,电流环仅包括电感、开关管和输入电压源。
二极管是反向阻断的。
电感电流以固定斜率线性上升。
能量存储在电感铁心的磁通中。
（2）开关断开时,由于电感中电流不能突变，于是二极管立刻导通。
电感与开关相连端的电压被输出电压钳位（反激电压），其幅值是输出电压加上二极管的正向导通压降。
基本的Buck变换器电路结构:其特点是功率管之后紧跟LC滤波器,LC滤波器的输入是经过斩波后的电压,LC滤波器的作用为平均占空比调制的脉冲电压。
（1）.开关导通时,输入电压加在LC滤波器的输入端，电感上的电流以固定斜率线性上升。
输入的能量就存储在电感铁心材料的磁通中。
（2）.开关断开时,由于电感上的电流不能突变，电感电流就通过二极管D续流（续流二极管），实现对原先流过开关管电流的续流，同时电感中存储的一部分能量向负载释放。
续流电流环包括：二极管、电感、负载。
电流波形是一条斜率为负的斜线。
当开关再次导通时，二极管迅速判断，电流从输入电源和开关管流过。
如果在下个周期之前，铁心中的磁通完全为零，就称电路工作在电流断续模式。
如果铁心中的磁通没有完全降为零，还有一部分剩磁，就称电路工作在电流连续模式。
升压式变换器通常工作在电流断续模式。
4.设计电源LDO:1>.调整电压,就是工作时输入电压和输出电压之间的电压降. 线性电源的95%以上功率损耗是在这个电压降上,损耗计算公式：2>.线性电源某个特定拓扑的最小电压差.这个电压是线性电源能够承受的最小调整电压,低于这个电压,线性电源就超出了调整范围。
3>.使用的调整管类型.从调整电压的损耗来看,使用双极型功率晶体管或MOSFET没有区别,区别在于驱动电路.如果调整电压比较高,双极型功率晶体管直流驱动电流比较大,其驱动损耗也会比较大;功率MOSEFET直流驱动电流比双极型功率晶体管小,但其栅极需要到达DC10V的电压驱动,这会大大增加电压差。
在大多数线性电源应用场合，就效率而言，带吸收的调整管与MOSFET几乎没有差别，而双极晶体管比功率MOSFET便宜得多，且不易振荡。
DC/DC:1>.电感作用：抑制开关电源输出的电压和电流纹波,把开关方波脉冲积分成直流电压,当开关管关断时为负载存储能量。
L min是电感设计的最小值,如果低于这个值,在输出端上流过最小额定负载电流时,电感电流会发生断续。
电感设计中的关键要素就是把电感设在电流连续模式工作。
电感电流峰值的典型值是额定输出电流的150%,最小电流的典型值为额定输出电流的50%.2>.电容的作用: 储存电场能量,保持输出电压的稳定。
输出电容由所需要的输出纹波电压峰峰值决定,输出纹波电压就是叠加在输出直流电压上的交流三角波,Buck变换器中输出纹波电压一般为输出电压的0.3%~0.5%。
输出电容设计上还应注意：●当有较大的交流电流流过电容的ESR和ESL时,ESR会导致电容发热,造成电容的使用寿命缩短,增加了输出电压纹波；ESL会引起输出电压存在高频噪声。
●输出级上足够多的电容并联使用,每个电容的容量为Cout/n;●铝电解电容和钽电容无法吸收高频分量,所以大容量电容上要并联小的高频电容;●多个滤波电容并联使用时,电容要均匀分布在输出整流器上;3>.功率开关作用: 把直流输入电压转换成脉宽调制的交流电压,紧接在功率开关后的这一级可以用变压器把交流波形升高或降低,最后由变换器的输出级把交流电压转换成直流。
目前主要有两种功率开关:双极型功率晶体管(BJT)和功率MOSFET。
双极型功率晶体管:是电流驱动型器件,为了让双极型功率晶体管像开关一样工作,必须使其工作在饱和或接近饱和的状态。
功率MOSFET:是电压控制电流源,为了驱动MOSFET进入饱和区,需要在栅源极间加上足够的电压,以使漏极能流过预期的最大电流.功率MOSEFET导通损耗与双极型晶体管相当,开关速度要快5～10倍,所以功率MOSFET是最常用的功率开关器件。
4>.二极管作用: 输出二极管在功率开关关闭时导通,为电感器电流提供续流通路。
二极管选择参数: 快速开关、低正向压降、击穿电压、额定电流与合适的封装。
肖特基整流二极管有较小的(0.3~0.6V) 正向导通压降和较快的(10ns)反向恢复时间,在低压输出时经常用到(超快恢复二极管导通压降为0.8~1.1V,反向恢复时间为35～85ns)。
击穿电压必须大于输入电压和输出电压的最大差值,而且必须为瞬时值和尖峰值预留一定的余量。
额定电流至少是功率级最大电流的两倍,通常额定电流要远大于输出电流,因为功率和结温度的限制决定了器件的选择。
二极管上的损耗主要由导通态二极管上的电压降造成的,二极管上的功率损耗可以由前向电压和输出负载电流的乘积来计算.二极管上的功率损耗为：VD为二极管前向电压降.5>.电压反馈设计电压反馈的目的: 保持输出电压稳定在一个固定值。
电压反馈环的核心部分是一个称为误差放大器的高增益运算放大器,它把两个电压的误差放大,并产生电压误差信号,这两个电压一个是参考电压,另一个是输出电压,输出电压在输入到误差放大器之前先进行分压,分压的比例为电压参考值与额定输出电压的比值,这样在额定输出电压时,误差放大器产生一个零误差点。
如果输出偏离额定值,放大器的输出误差电压就会明显地改变,电源系统用该误差电压来校正脉宽,从而使输出电压回到额定值。
针对误差放大器,有两个主要的设计问题：一方面是要有很高的直流增益,以改善输出负载调节性能;另一方面要有很好的高频响应特性,以提高负载的瞬态响应。
输出负载调节性能是指被检测的输出端上的负载改变时,输出电压的偏离程度；瞬时响应是指输出负载发生跳变时,输出电压恢复到原值的快慢。
6>.电流反馈设计电流反馈的目的:通过检测电流来保证电源输出不超过它的额定功率。
电流检测有两种方式:输出电流平均值检测和电流瞬时值检测。
电流平均值检测：是通过一个电阻串联在电流回路上,用测量电阻上的电压来实现,把电阻上的比较小的电压输入到运算放大器的反相端,同相端上加代表输出最大输出电流值的参考电压,这样就形成来一个电流负反馈环,当电流太大时,电流误差信号从正变为负,表示输出电流超出设计的最大值,这个信号可以用来削弱电压误差信号,以減小电源的输出能量。
电流瞬时检测：用来保护功率半导体器件,在功率开关电流通过的路径上串上电流检测电阻,电阻上的电压降就代表通过功率器件的瞬时电流,然后把这个电压输入到快速模拟比较器上,当这个电压超过原先设定的电压时,功率器件就立刻关断,这可以给功率器件提供很好的保护。
7>.电流环路布局开关电源内部的四个电流环：1.输入电源电流环路;2.功率开关管交流电流环路;3.输出整流器交流电流环路;4.输出负载电流环路。
电流环路中,输入电容主要起高频能量存储器的作用,输出滤波电容存储来自输出整流器的高频能量,使输出负载环能以直流方式汲取能量。
如果输入或输出环与功率开关或整流环的连接没有直接接到电容的两端,交流能量就会从输入或输出滤波电容上流进流出,并通过输入输出电流环逃逸到外界。
电流环路的主要器件(滤波电容、功率开关管或整流器、电感或变压器)的放置要尽可能靠近,器件的方向也要确定好,以使它们之间的电流通路尽可能短,图4-2为比较理想的Buck电路布局。
8>.滤波电容布局多个电容并联既可以减小滤波电容的ESR,又可以把纹波电流分摊到每个电容上,使每个电容工作在额定的纹波电流下,要把纹波电流平均分布,就要把每个电容与纹波电流源的引线阻抗一样,这就意味着整流器或功率开关管与每个电容端的连长度和宽度都要一样。
如图4-3所示为并联电容不合理的布局,靠近功率开关管或整流器的电容分到的纹波电流要多于较远的电容,这会缩短距离较近的电容的寿命。
如图4-4为并联电容较合理的布局,布局时要尽量让电容从纹波电流源开始呈“放射性对称布置”。