DC—DC开关电源容性负载能力设计分析
DCDC模块电源的设计方法
DCDC模块电源的设计方法DC/DC模块是一种常见的电源转换模块，用于将直流电压的输入转换为不同的直流电压输出。
在设计DC/DC模块电源时，需要考虑多个因素，包括输入输出电压、电流要求、效率、稳定性以及电磁兼容性等。
下面我将详细介绍DC/DC模块电源的设计方法。
1.确定输入输出电压要求首先需要确定所需的输入和输出电压。
输入电压通常由电池、直流电源或其他电源提供，而输出电压则取决于所需的系统要求。
输入输出电压的选择应考虑到系统需求和电源模块的规格。
2.选择适当的拓扑结构DC/DC模块有多种拓扑结构可供选择，包括升压、降压、升降压和反激式等。
选择适当的拓扑结构取决于输入输出电压的差异、负载特性和成本要求等因素。
常用的拓扑结构有Buck、Boost、Buck-Boost和Cuk等。
3.计算元件参数在设计DC/DC模块电源时，需要计算和选择适当的元件参数，包括电感、电容、开关管和保护元件等。
这些元件的选择应根据输入输出电流、电压波动、功率损耗和效率要求等因素进行。
4.设计反馈回路DC/DC模块电源需要一个反馈回路以保持输出电压的稳定性。
常见的反馈方式有电压模式和电流模式控制回路。
选择适当的反馈方式取决于系统要求、稳定性和响应速度等因素。
5.优化功率转换效率为了提高DC/DC模块电源的效率，可以采取以下几个方法：-选择低功耗开关管和驱动电路，减少开关损耗；-优化电感参数，降低电感损耗；-使用高效的控制策略和调制技术。
6.考虑电磁兼容性在设计DC/DC模块电源时，还需要考虑电磁兼容性问题。
这包括减少电源模块对其他电子系统的电磁干扰，并对外界干扰具有一定的抗扰度。
为此，可以采取以下几个措施：-使用屏蔽材料和滤波器降低辐射和传导干扰；-应用良好的接地和屏蔽设计；-合理布局和排布电路板。
7.进行模拟和仿真在设计DC/DC模块电源时，可以使用模拟和仿真工具进行电路设计和性能评估。
这可以帮助验证设计的准确性和系统性能，减少实际测试的时间和成本。
DC-DC开关电源设计解读
DC-DC开关电源设计摘要开关稳压电源因为其具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等优点日益得到广泛的应用。
目前，国内外开关稳压电源的发展的趋势是不断提高输出效率和输出功率。
要提高输出的效率，必须提高电源的开关频率。
这就对电路中其它器件的频率特性提出了更高的要求。
并且现在的开关调节模块大多都已经集成化，使用方便，有很高的线性和负载调节特性，转换效率高负载调整率低而且输出纹波小，这里我用lm2596开关调节器实现降压，用STC89S52为核心电路控制ADC0809模数转换对输出电压电流的监测，将监测到的数据显示在液晶LCD1602上，有过流保护功能，监测电路使用的电源由降压后转换提供。
关键字开关稳压电源开关调节器ADC0809 STC89S52 LCD1602一、设计要求和指标要求1.基本部分：1.输出可调电压5—15V，输出电流不小于1.5A,接入负载能长时间稳定工作；（15）2.DC/DC 转换效率不低于70%；（5）3.能够显示输出电压，电流，误差小于2%；（10）4. U=12V、Io 在0.1~1A 范围内变化，负载调整率SI≤2%;(10)5.输入电压24V，输出电压稳定12V，输出电流为1.5A 时输出纹波小于200mv；（10）2.发挥部分：1.输出可调电压为3—18V，输出电流达到2.5A 以上，接入负载能长时间稳定工作,进一步扩展电源输出功率；（5）2.能够显示输出电压，电流，误差小于0.5%；（10）3.Uo=12V 、Io 在0.1~2.5A 范围内变化，负载调整SI ≤0.5%;(5)4.输出电压稳定为12V，输出电流为2.5A 时，输出纹波小于50（10）5.输出电流为2.5A 进一步提升DC/DC 转换效率，使不低于85（10）6.具有输出过流保护功能，Io≥3.5A 时动作；且故障排除后够恢;(5)7.其他；（5）3、说明（1）输入电压由直流稳压电源提供，逆变电源全部电路均由UI供电，不得再使用其他电源；（2）负载调整率计算方法：Io=0.1A时输出电压为Uo1，Io=1A时输出电压Uo2，则负载调整率:（3）注意作品制作工艺，留出电流、电压测试端口。
降压型DCDC开关电源的研究与设计
降压型DCDC开关电源的研究与设计首先，需要了解降压型DC-DC开关电源的基本原理。
其主要由输入滤波电路、开关管、开关变压器、输出滤波电路、反馈控制电路等组成。
输入电压经过滤波电路后，进入开关管，通过开关管进行开关操作，使得电源的输出电压可以通过调节开关管的开关频率和占空比来实现。
在进行降压型DC-DC开关电源的设计之前，首先要确定电源的输出电压和电流需求，以及工作环境的条件。
然后，根据需求选取合适的开关器件、电感器件和滤波电容等元器件。
接下来，需要进行开关电源的拓扑结构设计。
常见的拓扑结构有降压型Buck拓扑、降压-升压型Boost拓扑和降压-升压-反向型Buck-Boost 拓扑等。
选择合适的拓扑结构要考虑其转换效率、稳定性和成本等因素。
然后，进行开关电源的参数设计。
这包括选取合适的开关频率和占空比，以及根据输出电压和电流计算所需的电感和电容值。
同时，也需要考虑输出电压的稳定性和负载能力等因素，进行合理的设计。
在进行设计时，还需要考虑开关电源的保护措施。
例如过电流保护、过温保护和短路保护等。
这些保护措施能够提高开关电源的可靠性和安全性。
最后，进行开关电源的电路仿真和实验验证。
通过电路仿真软件进行电路性能分析，以及通过实验验证来检验设计的正确性和可行性。
总之，降压型DC-DC开关电源的研究与设计是一个综合性的工程，需要充分考虑电路的性能要求、拓扑结构的选择、参数设计和保护措施的考虑。
通过科学合理的设计，可以实现高效、稳定和可靠的降压型DC-DC开关电源。
电源设计DC-DC总结
DC/DC设计总结关于DC-DC的学习心得主要涉及芯片的选型、电感、电容、场效应管的选型、频率的选择、以及封装的选择时序的控制等。
下面逐个说说我的学习心得：一、芯片的选型1、芯片的选型首先应该明确需求，并对需求进行合理的分类。
通常按输出电压、供电属性（数字还是模拟）进行分类，如有特殊要求可按照模块等进行分类。
明确了供电输出电压的路数，以及每一路供电电压的供电属性、电电流等属性，我们便可以此作为依据选择芯片：（1）对于大电流的（一般超过1A），一般选择DC/DC芯片，对于小电流的（一般不超过1A），一般选择LDO芯片进行供电。
（2）对于数字供电属性并且电流比较大的的一般采用DC/DC芯片，对于模拟供电的一般采用LDO芯片进行供电。
（3）对于纹波要求比较高的采用LDO芯片，对于纹波要求比较低的可采用DC/DC芯片。
（4）对于EMC要求比较高的采用LDO芯片，对于EMC要求比较低的可采用DC/DC芯片。
2、芯片的选择还应该考虑体积、成本、散热、供电线路、模块化、时序、频率是否可控等。
（1）如果需求对于体积要求比较高，并且电流很小（一般小于1A）可考虑采用LDO 芯片进行供电，对于电流比较小（一般小于3A）可考虑采用集成开关管集成度比较高的DC/DC 芯片，或者采用模块电源。
（2）成本的主要考虑芯片本身的价格，以及加上外围器件的总价格。
通常小电流的LDO 价格相对便宜。
（3）散热的考虑主要与效率有关，特别是LDO如果压差比较大，则效率比较低，热损耗比较大，这时候我们必须考虑芯片的温度是否在规格之内。
（4）如果一路输出给多路供电的时候必须考虑某些供电线路会过长，如果线路过长考虑是否需要加电容储能或者采用分开供电。
（5）如需求有时序要求，选择芯片应考虑芯片是否带有时序控制功能，或者是否带有使能端和缓起功能。
（6）如对于容易产生EMC的应用，最好选用频率可调的芯片，如果出现干扰可调节频率，避开干扰频率。
二、电感的选型以BUCK线路连续工作模式的电感选取为例说明：这里电感的选择是以保证直流输出电流为最小规定电流的10%，也即0.1Ion（Ion为额定输出电流）时，电感电流仍保持连续来选取的。
DC-DC转换器和大电容负载
电源模块--架构欲打印此文章，从您的浏览器菜单中选择“文件”后再选“打印”。
(多图) DC-DC转换器和大电容负载上网时间:2014年04月15日DC-DC转换器输入端的电容在保持转换器稳定性方面发挥着重要的作用，并有助于滤除输入端的电磁干扰(EMI)。
DC-DC转换器输出端的大电容则会给电源系统带来艰巨的挑战。
DC-DC转换器的许多下游负载需要电容才能正确工作。
这些负载可以是脉冲式功率放大器或输入端需要电容的其它转换器。
如果负载端的电容值超过直流电源系统设计能够处理的极限，电源系统的电流可能在启动和正常工作期间超出其最大额定值。
电容还能引起电源系统的稳定性问题，导致错误的系统操作和过早的电源系统失效。
遇到给大电容负载供电的情况下，在电源系统中实现一些简单的技术就能保持高效和可靠的设计。
缩短启动时负载电容两端施加的电压上升时间可以使电源系统的电流保持在其额定范围内，在正常工作期间控制流入电容的充电电流可以使电源系统的功率保持在其额定范围内，而调整系统的控制环路可以保持电源系统的稳定，并使电源系统的电压保持在其额定范围内。
《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载启动时的考虑因素在电源系统启动时，典型的DC-DC转换器都有一个标准的上升时间，这个时间由内部误差放大器基准的上升时间来确定。
放置在转换器输出端的放电电容将呈现为低阻抗负载。
在这种低输出阻抗的情况下，转换器的少数开关周期可能导致电容上产生足够高的电压变化，并迫使转换器输出电流超出其额定值。
这个电容可以通过转换器输出端较高阻抗路径进行预充电。
这个高阻抗元件将限制进入电容的充电电流，直到电容被充电到一个预先定义好的电压值。
一旦达到预先定义好的电压值，就可以将高阻抗路径移除或用一个低阻抗器件(如FET)短路掉。
转换器可以通过这条更低阻抗的路径提供最大额定电流。
当FET将这条阻抗路径短路掉时，将允许转换器的满幅电压给电容充电。
FET的导通时间以及电容与转换器电压之间的压差决定了将电容充电到满幅电压所需的充电电流，因此将预定义电压值设定为FET导通不会造成转换器超过其额定电流的那个点非常重要。
开关稳压电源的设计——模块化DCDC电源的设计
毕业设计（论文）课题名称开关稳压电源的设计-模块化DC/DC电源的设计系别专业姓名学号开关稳压电源的设计——模块化DC/DC电源的设计摘要随着电子技术的高速发展，各种电子设备的应用越来越来越广泛，其信息处理速度也越来越高，供电电压一降再降；而工作电流越来越大，使得原来的电力技术特别是整流技术效率大大下降而不再适用，这就对电源提出了新的更高的要求。
开关电源是近年来应用非常广泛的一种新式电源。
本文首先介绍了开关电源的研究背景，特点，发展前景，以及其实际应用。
然后对开关电源原理进行研究。
在分析了模块化DC/DC开关电源原理的基础上，我们选用ST公司的L4960模块，根据相关技术规格，对开关电源进行设计，在EDA 软件PROTEL上进行电路原理图的设计和PCB电路的绘制，并完成对电路的仿真。
Along with electronic technology's high speed development, each kind of electronic installation's application more comes to be getting more and more widespread, its information processing speed is also getting higher and higher, as soon as the power line voltage falls falls again; But the operating current is getting bigger and bigger, causes the original electric power technology is specially the rectification technology efficiency big drop no longer is suitable, this set the new higher request to the power source. The switching power supply was the recent years applies the very widespread one kind of new style power source. This article first introduced switching power supply's research background, the characteristic, the prospects for development, as well as its practical application. Then conducts the research to the switching power supply principle. In has analyzed in the modular DC/DC switching power supply principle foundation, we select ST Corporation's L4960 module, according to the correlation technique specification, carries on the design to the switching power supply, carries on the electric circuit schematic diagram in EDA on software PROTEL the design and the PCB electric circuit's plan, and completes to electric circuit's simulation.关键词：开关电源 L4960 PROTEL 仿真Simulation摘要：现在一般应用的串联调整稳压电源，是连续控制的线性稳压电源，这种传统的串联稳压器，调整管总是工作在放大区，流过的电流是连续的，这种稳压器的缺点是承受过载和短路的能力差、效率低。
dcdc电源设计原理
dcdc电源设计原理标题：DC-DC电源设计原理的全面解析摘要：本文将全面解析DC-DC电源设计原理，覆盖多个方面，包括基本原理、拓扑结构、控制方式以及应用领域。
通过逐步深入的讲解，帮助读者更好地理解和应用DC-DC电源。
引言：DC-DC电源作为现代电子设备中的重要组成部分，具有将直流电压转换为另一种直流电压的功能。
其设计原理涉及复杂的电路拓扑、控制方法和关键参数选择等方面。
本文将从基础概念开始，一步步介绍DC-DC电源设计的各个方面，以帮助读者深入了解该主题。
第一部分：DC-DC电源基本原理- 直流电压与直流电流的基本概念和特性- 电源系统的分类和应用领域- DC-DC电源的作用、重要性和优势第二部分：DC-DC电源拓扑结构- 常见的DC-DC电源拓扑结构（如Buck、Boost、Buck-Boost、Flyback等）- 各种拓扑结构的工作原理和优缺点- 实际应用中的选择准则和示例第三部分：DC-DC电源控制方式- 模式控制和电压控制的基本概念和原理- 常见的控制方式（如PWM、Pulse Skipping、Phase Shift等）- 不同控制方式的特点、适用范围和调节性能比较第四部分：关键参数选择与性能优化- 输入输出电压的选择和调节范围- 电流、功率和效率的计算和优化方法- 噪声、稳定性和纹波等性能参数的分析和改善第五部分：应用领域及案例分析- 通信设备中的DC-DC电源设计应用- 工业自动化和汽车电子中的DC-DC电源设计应用- 绿色能源系统和医疗设备中的DC-DC电源设计应用结论：通过本文的全面解析，读者对DC-DC电源设计原理将有更全面、深刻和灵活的理解。
同时，我们还介绍了各种拓扑结构、控制方式和参数选择方法，以及应用领域和案例分析。
DC-DC电源作为现代电子设备中不可或缺的部分，对于提高系统效率、稳定性和可靠性至关重要。
深入了解DC-DC电源设计原理将有助于读者在实践中更好地应用和优化电源系统。
dcdc开关电源的研究与设计毕业设计论文[管理资料]
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降压型DC/DC开关电源的研究与设计摘要：随着开关电源技术的迅速发展，DC/DC开关电源已在通信、计算机以及消费类电子产品等领域得到了广泛应用。
近年来，电池供电便携式设备的需求越来越大，对DC/DC开关电源的需求也日益增大，同时对其性能要求也是越来越高。
本文设计了一款降压型DC/DC开关电源电路。
首先详细的分析和阐述了降压型转换器的电路拓扑和工作原理，根据系统性能设计了电路的整体框图。
然后对电路的各个模块进行了分析和设计，包括输入电路，降压电路和显示电路。
通过Protues和SwitcherPro仿真工具对整体电路都进行了仿真验证，结果表明该电路工作稳定，各项指标都达到了设计要求。
具有7V-40V电源电压输入范围，输出电压在1V-20V之间连续可调，转换效率达到85％以上。
该电路可满足小封装要求，可应用在单片机以及USB电源等便携式电子产品中。
关键词：开关电源；降压型；DC/DC转换Buck type DC/DC switch power supply research and designAbstract：With the rapid development of the switching power supply technology, the DC/DC switching power has already obtained the widespread application in domains such as communication, computer, and consumptive electronics. In recent years, the demand for portable equipment with battery power supply is growing increasingly, so does the DC/DC switching power, thus, its performance is required to become better and better.A buck DC/DC switching power circuit was presented in this paper. First, a buck converter topology and its principle were analyse in details, and the overall circuitry frame was introduced. Then each module of the circuitry was analyzed and designed, including the input circuitry, the voltage down circuitry, and the display circuitry.By means of simulation tools,. Protues and SwitcherPro, the whole circuitry was simulated and verified. The results show that this circuitry worked stably and every design index met the design requirements. The conversion efficiency reached to 85% with the input voltage range from 7V to 40V and the output votage range from 1V to 20V. This circuitry met the requirementof small package, and could be applied to portable electronic products, such as MCU and USB power supply.Key words：Switching Power Supply ； Buck ； DC/DC switch目录1 开关电源现状及前景 (1)国内外开关电源的发展状况 (1)国内开关电源的发展状况 (1)开关电源发展前景 (2)本论文主要工作目的 (3)2 开关电源基础理论 (5)稳压电源简介 (5)隔离型开关电源简介 (6)非隔离型开关电源理论基础 (7)开关电源的基本构成 (9)开关电源的基本工作原理 (10)开关电源的优缺点 (12)开关电源的电路拓扑结构 (12)Buck变换器 (13)Boost变换器 (16)Buck-Boost变换器 (17)Cuk变换器 (17)3 DC/DC降压型开关电源设计 (20)DC/DC降压电路的设计 (21)交流电压转换电路 (22)整流电路 (23)滤波电路 (23)AD转换电路 (24)数字显示 (27)4电源电路仿真 (29)电源电路输出电压波形仿真 (29)电源转换效率仿真与稳定性仿真 (31)[参考文献] (33)致谢 (36)1 开关电源现状及前景国内外开关电源的发展状况电源管理芯片市场的品牌构成仍是国外厂商处于领先地位，市场排名前十的企业无一例外全部为外资企业，其中美国厂商优势明显。
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DC—DC开关电源容性负载能力设计分析
【摘要】在大容性负载动态跳变的设备中，要求电源输出端有快速响应，这就要求开关电源有较强的带容性负载的能力。
通过分析开关电源负载响应速度，对电源输出容性负载调试的两种方式进行了简要的描述，以期与同行业者共同探讨。
【关键词】开关电源;容性负载;电源设计;DC-DC
随着电子技术的高速发展，电子设备的小型化和低成本化使电源向轻、薄、小和高效率方向发展。
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
其中，应用最广泛的就是DC-DC开关电源。
在DC-DC开关电源的应用中，输出负载端外接电容能起到滤波、抑制干扰的作用，在某些大容性负载动态跳变的设备中，要求电源输出端有快速响应，这就要求开关电源有较强的带容性负载的能力，并且有好的稳定性能。
1.开关电源负载响应速度分析
开关电源的瞬态特性一般包括了它的电压调整特性和负载调整特性。
电压调整特性指开关电源对输入电压变化的瞬态响应，负载调整特性指开关电源对负载电流变化的瞬态响应。
在采用电流控制的开关电源系统中，输入电压的变化会使得电感电流立即发生变化，从而改变输出电压，而不需要像电压控制系统中通过电压环路的调节改变输出电压，因此峰值电流控制系统对输入电压变化的瞬态响应能力好，恢复时间短，线性调整能力好。
图1 输出变化图
如图1所示为负载变化所引起的输出VOUT的变化，其中1阶段V1为输出滤波电容C的等效串联电感ESL所引起;2阶段V2由电容C的等效串联电阻ESR 决定;3阶段中电压呈反向上升，同样是由ESL决定，其值为V1;第4阶段是由于负载突然增大，而电感电流需要满足新的要求，所出现的电容C放电所引起。
其中V1与V2分别表示如下：
V1=（I2-I1）/Trise·ESL V2=I2-I1·ESR
在忽略电容电压纹波，及电感电流纹波的情况下，我们可以简单计算4阶段所下降的电压△VC4。
其中△I=I1-I2，m1=（V out-Vin）//L，根据电荷守恒定律，可得：
△VC4=△I2/（2m1C）
优化负载跃变响应可以从下面几个方面着手：
（1）根据△VC4的关系式，可知增加输出滤波电容C，或减小电感L，这样能减小△vC4的下陷或超调值。
然而，过大的电容会占更大面积，而小电感L 会引起更大的纹波电流和输出纹波电压。
（2）根据△VC4，增加误差放大器的转换率。
当负载发生跃变时，误差放大器输出也要满足于新的要求，若转换率低，则电感电流需要在误差放大器输出满足负载要求时，才满足要求，这样对电容将会注入或失去更多的电荷。
（3）进行环路补偿。
由于电流模式的易补偿特性，设计时可以在反馈节点通过加入电阻电容，以引入极点零点对，调整补偿值的大小可以获得更好的响应速度，但同时应保持环路的稳定。
（4）对系统结构进行优化，通过减小系统结构上的时延或者增大系统的直流增益均可以改善系统的响应速度。
2.电源输出容性负载调试
在实际设计和应用中，开关电源输出容性负载能力由以下两种要求来调试和测试：
2.1 电源稳定工作，仅负载由空载到满载跳变，输出电压稳定
当模块正常工作时，DC/DC开关电源可以等效为电压源，其输出简化后的等效电路图分别如图2所示。
其中，U是输出电压，Rs是等效内阻，RL是输出负载电阻，C是输出电容，R=（RS·RL）/（RS+RL）。
图2 简化等效电路
可以得出：
由上述计算，可以看出电容电压VC是按指数规律不断上升，要使输出电压更快更稳定的建立，电源输出内阻要小，一般通过高增益、快速响应的输出稳压反馈环路，可以实现性能的改善和提高。
但由于存在输出电感的储能，电压反馈和前端峰值电流控制的作用，电容电压并不完全是由零开始上升的指数波形。
输出电压的稳定过程中，一方面由输出滤波电感的储能来逐步补充，另一方面由反馈环控制电路原边快速输出更大功率。
输出电感的取值一般由电流纹波系数几和电源的空载特性来确定，为了避免容性跳变输出电压过大的下冲，使控制电路达到极限，电感的取值要大于又的理论值计算所得数值，但同时也要考虑输出失载时的电压上冲幅度，所以输出电感也不能太大，大的电感一般不易制作、成本较高，所以电感的实际取值可以用实验的方法得到。
由实验得出输出电感大的模块带的容性负载大，电感储能有助于输出电压的稳定，限流保护电路工作时间短，但响应时间会相应长一些。
2.2 模块带输出电容启动，输出电压稳定
当模块带大电容启动时，需对电容迅速充电，以维持输出电压稳定，启动瞬间会产生一个大的电流。
启动过程中大电流持续时间太长，模块控制芯片的保护功能就会达到极限，会出现启动不良现象即输出电压不能正常建立;另外，容性负载的大小直接影响输出电压的上升时间，在有严格输出电压上升时间要求的环境中就会出现应用故障。
一般自馈电源的输出电压和供电电压是正比关系，在输出达到正常电压之前，芯片VCC无法满足供电要求。
因此启动电路的供电方式和VCC电容的储能也是决定容性负载能力的重要因素。
3.结束语
一般开关电源都可带相当容性的负载，但考虑到电源的过流保护能力，尤其是输出短路保护，容性负载能力不可能太大，否则保护能力变差。
对于多路输出的模块所带容在开关电源的设计过程中，要充分理解并实现客户负载使用的特殊要求，必须分析开关电源容性负载能力的两种不同状态要求。
参考文献
[1]陈晓飞，邹雪城，成俊.峰值电流模式降压DC/ DC变换器芯片设计[J].微电子学与计算机，2008，25（8）：60-63.
[2]长谷川彰著.何希才译.开关稳压电源的设计与应用[M].北京：科学出版社，2006：169-170.。