DCDC模块电源的设计方法
DCDC模块电源的反馈电路和设计方法
DCDC模块电源的反馈电路和设计方法1.设定输出电压：根据所需的应用要求，确定DCDC模块的输出电压。
这个输出电压将是反馈电路中的一个参考值。
2.选择参考源：选择一个合适的参考源来提供稳定的参考电压。
这可以是一个精确的参考源芯片，如LM4140或ADR5040，或者是使用电阻分压电路来生成基准电压。
3.设计误差放大器：误差放大器是反馈电路的核心部分，它将输出电压与参考电压进行比较，并生成误差信号。
这个误差信号将用于调整模块的控制电路。
误差放大器通常使用运算放大器来实现，可以使用标准的运算放大器芯片，如LM358或OPA3414.设计比较器：比较器是用于将输出电压与参考电压进行比较的电路。
它生成一个逻辑信号，表示输出电压是否高于或低于参考电压。
比较器可以使用专门的比较器芯片，如LM393或LM311，或者使用运算放大器来实现。
5.设计控制电路：控制电路根据误差信号和比较器的输出来调整开关管的导通时间。
控制电路可以使用数字控制器、模拟控制器或专门的控制芯片来实现。
这个控制电路应该能够根据误差信号的大小和方向来调整开关管的导通时间。
6.添加过压和欠压保护：为了保护DCDC模块和负载，可以添加过压和欠压保护电路。
这些保护电路可以根据输出电压的水平来触发开关，从而保护模块和负载。
7.优化滤波和稳压电容：为了提高稳定性和滤波效果，可以在输入和输出端添加滤波电容。
这些电容可以帮助去除电源线上的噪音和纹波，并提供稳定的输出电压。
总结起来，设计DCDC模块的反馈电路需要考虑输出电压、参考源、误差放大器、比较器、控制电路、过压和欠压保护、滤波电容等各个方面。
合理的设计反馈电路可以实现对输出电压的精确控制，并提供稳定可靠的电源。
DCDC模块电源的设计方法
• • •
三种基本的隔离开关电源：
L Vin
Lm
D
Vo
Vin
D1
D2
Vo
S
S
Flyback Converter
正激型变换器
L D1 Vo
Vin
S2
S1
D2
桥式变换器
电感的电磁学定义：
电路的观点：
i(t) + u(t) -
di(t ) u(t ) L dt
磁场的观点：
i(t)
φ
φ
Li(t )
1 B max Bdc B 2
铁磁材料的磁芯损耗的测量：
i(t) LCR Meter
+
u(t) -
根据实际工作的f和 ΔB画出磁芯的磁滞回线 （B-H），磁滞回线的面积即为磁芯损耗
R Q L
1/R代表了磁芯在小信号下的损耗大小。
1/ R
1 QL
Core characteristics analysis(1)
在国际单位制中：B称为磁感应强度，单位：特斯拉 T H称为磁场强度，单位：安培每米 A/m
o 4 107
φ
磁感应强度为B
面积为S
Bds
φ
s
BS
均匀磁场
称为磁通，磁通围绕电流构成一个闭合回路，且大小连续。 B又称为磁通密度
闭合的磁路及磁路中的气隙：
I
磁路长度lc 磁场强度Hc
磁性材料的磁芯损耗：
磁滞损耗：由于磁畴翻转导致的损耗，主要与磁性材 料的性质有关。
涡流损耗：变化的磁通在磁芯形成涡流（感应电流） 导致的损耗，主要与磁性的结晶情况有关。
互相绝缘的硅钢片用来减少涡流损耗。
DCDC变换器的设计方案
DC-DC变换器的设计方案一种模块化高效DC-DC变换器的开发与研制设计方案一、设计任务：设计一个将220VDC升高到600VDC 的DC-DC变换器。
在电阻负载下，要求如下：1、输入电压U=220VDC，输出电压u=600VDC。
2、输出额定电流|;:=2.5A，最大输出电流Iomax=3Ao3、当输入山在小范围内变化时，电压调整率SV W2%（在匕=2.5A时）。
4、当|<在小范围你变化时，负载调整率SI W5%（在||=220VDC时）。
5、要求该变换器的在满载时的效率n±90%o6、输出噪声纹波电压峰-峰值U t）pp<1V（在Ui=220VDC,u=600VDC,［（=2・5A条件下）。
7、要求该变换器具有过流保护功能，动作电流设定在3A o8、设计相关均流电路，实现多个模块之间的并联输出。
二、设计方案分析1、DC-DC升压变换器的整体设计方案主电路图1DC-DC变换器整体电路图如图1升压式DC-DC变换器整体电路所示，该DC/DC电压变换器由主电路、采样电路、控制电路、驱动电路组成；开关电源的主电路单元、样电路单元采、控制电路单元、驱动电路单元组成闭环控制系统，是相对输出电压的自动调整。
控制电路单元以SG3525为核心，精确控制驱动电路，改变驱动电路的驱动信号，达到稳压的目的。
2、DC-DC升压变换器主电路的工作原理DC-DC功率变换器的种类很多。
按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。
非隔离型的DC-DC变换器又可分为DC600V降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。
下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC 变换器的工作原理。
图2(a )DC-DC变换器主电路图2(b )DC-DC 变换器主电路图2(a )是升压式DC-DC 变换器的主电路，它主要由开关变换电路、高频变压电路、整流电路、输出滤波电路四大部分组成；图1(b )是用matlab 模拟主电路 DC220V出的升压式DC-DC变换器的主电路图。
dcdc电路设计
dcdc电路设计DC/DC电路设计是现代电子技术中一个重要的研究和设计领域，是将低电压转换为高电压或相反的转换。
它们由各种特殊的半导体器件和其他电子元件组成，以及各种电子电路技术，如放大器、滤波器、比较器和放大器等技术，其主要应用于电源转换、电池驱动、模拟和数字电路，以及机器人、工业自动化等领域。
DC/DC电路设计的关键步骤是确定目标电压、电源类型、环境要求和电气特性等。
确定了以上参数之后，可以确定电路的电压放大器、滤波器、比较器和放大器等器件的具体型号，及其具体连接方式。
根据电路应用需要，我们可以采用多种不同类型的DC/DC电路设计。
其中包括单板式DC/DC转换器、双模式DC/DC转换器、多相式DC/DC转换器、DC/DC模块转换器、内置DC/DC转换器、内置式包括式电源及其他类型的DC/DC电路设计方案。
DC/DC转换器的设计主要包括器件规格选择、电压放大器、滤波器、比较器、放大器、模拟器等技术，电路完成和测试等方面。
器件规格选择是DC/DC转换器设计的关键，对于器件材料、尺寸、电气特性，以及器件选择设计，都要结合输入电压、输出电压、功率、工作频率等参数进行选择和设计。
DC/DC电路设计也包括电路的完成和测试，包括设计电路的封装实施，以及针对不同设备的机械配置和热效应的计算和分析，及对电路的实验和测试。
一般来说，在电路设计之前，应先将所有元件连接起来，并进行调整和测试，以确保电路可以正常工作。
在电路设计完成后，还需要进行电路性能测试，确定电路在不同负载、不同电压、不同频率和不同工作状态下的性能参数等。
DC/DC电路设计由若干种特殊技术组成，可以通过这些技术设计出效率高、可靠性强、电路成本低的DC/DC转换器。
然而，在进行DC/DC电路设计之前，需要了解输入电压、输出电压、功率、工作频率等参数，以便更好地满足设计要求。
此外，DC/DC电路设计还需要对各种技术参数和元件规格进行选择和调整，使电路具备良好的性能和可靠性。
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。
DCDC模块电源的设计方法
DCDC模块电源的设计方法1.确定设计需求：首先需要明确电源模块所需的输入和输出电压，以及电源对于输出电压的稳定性、负载调节能力等要求。
这些要求将直接决定后续电源模块设计的方向和参数选择。
2.选择DCDC模块拓扑结构：常见的DCDC模块拓扑结构包括降压型、升压型、降-升压型、升-降压型等多种。
根据设计需求，选择合适的DCDC转换器拓扑结构。
3.选择电感元件：在DCDC模块中，电感元件对于工作稳定性和效率至关重要。
根据输入输出电压和预期的电流大小，选择合适的电感元件。
4.选择开关管和二极管：根据转换器的类型和要求，选择合适的开关管和二极管。
通常，开关管应具有低导通电阻和快速开关速度；二极管应具有低开启电压和快速开启速度。
5.选择滤波元件：DCDC模块工作频率较高，因此需要合适的滤波元件来减小输出电压的纹波和噪声。
常见的滤波元件包括滤波电容和滤波电感。
6.控制电路设计：控制电路用于控制DCDC模块的开关管工作状态，以实现输入输出电压的稳定。
常见的控制电路包括PWM控制和电压反馈回路。
7.完善保护功能：DCDC模块在实际应用中会遇到过压、过流、短路等异常情况，因此需要设计合适的保护电路，以提高模块的稳定性和可靠性。
8.PCB布线和散热设计：合理布线和散热设计可以提高DCDC模块的工作效率和可靠性。
在PCB设计中，应尽量减小开关环路的面积，降低开关损耗；在散热设计中，应考虑散热片的大小、材料和散热方式等因素。
9.调试和测试：完成上述设计后，需要进行实际的调试和测试工作，包括输出电压波形测试、负载调节能力测试、效率测试等，以验证电源模块的性能和稳定性。
总结：DCDC模块电源的设计方法包括确定需求、选择拓扑结构、选择元器件、设计控制电路、完善保护功能、布线和散热设计等多个步骤。
每个步骤都需要充分考虑电源的性能指标和应用环境，以设计出满足需求的高效稳定的电源模块。
低压大电流DCDC电源模块的设计与实现
般 工 业 现 场 应 用 环 境 ，通 常 不 仅 要 求这
生一个感应 的辅 助 电源 ，用来给 Ｐ ＷＭ 控制 器
供 电 ，此 时 启 动 电路 自动 关 闭输 出 。 次 级 电 压 采 样 电路 和 电压 误 差 比较 器 以及 光耦 隔 离 电 路
） ＣＤ Ｃ 电源模 块，这 些 电源模 块分 别输 出 ｌ ｖ， ＋ ３ ． ３ Ｖ，￣ １ ２ ． ０ Ｖ 等 ， 主 要 给 主 控 制 芯
： 如 ＤＳ Ｐ 、运 算 放 大 器 、 速 度 编码 器 等供 电 。
一
电流 互感器采样 电路 ，Ｄ１为初级 削反峰二 极 管，用来 使磁芯 复位，Ｔ１为正激变压 器 ，Ｄ２ 为输 出整流 二极管，Ｄ３为续 流二极管，Ｌ１ 为
波。次级整 流电路和 Ｌ Ｃ滤 波 电 路 将 经 过 变 压 器 变 比后 的 高 频 方 波 重 新 整 流 成 稳 定 的 直流 电 压 ， 同时 输 出 Ｌ Ｃ 电路 中 的 扼 流 圈 辅 助 绕 组 产
种 电机 调 速 控 制 电路 中 ，离 不 开 各 型 高精
其 中 Ｕｉ ｎ为 输 入 直 流 电源 ，Ｌ ３ 、Ｃ ２为 输 入 滤 波 电 路 ，Ｑ１ 为 主 开 关 管 ，Ｄ ６ 、Ｒ ２为初 级
所要求的低得多。 （ ３ ）与第 （ １ ） 点 的 原 因 一 样 ， 原 边 开
关元件中的峰值 电流较低 。 （ ４）因 为 纹 波 电流 减 小 ，输 出 纹 波 电 压
也会降低。
总之 ，正激 式拓 扑结 构 输 出电压 的瞬 态 控制特性和输 出电压负载特性相对于反 激式要 好，输出 电压精度高 ，纹波小 。另外 ，由于输 出 电流较大 ，如果采用反激式拓 扑，次级整流
高效DCDC模块电源设计 精品
1 目的意义电源是一切电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性。
而开关电源更为如此，越来越受到人们的重视。
目前的计算机设备和各种高效便携式电子产品发展趋于小型化，其功耗都比较大，要求与之配套的电池供电系统体积更小、重量更轻、效率更高，必须采用高效率的DC/ DC开关稳压电源。
目前DC-DC转换器普遍地应用于电池供电的设备和要求省电的紧凑型电子设备中。
应用DC-DC转换器的目的是要进行电压转换,给一些器件提供合适的工作电压,保证有较高的系统效率和较小的体积。
分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多。
对其性能要求越来越高。
除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。
这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越好。
因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。
DC/DC模块已被广泛应用于铁路通信、微波通讯、工业控制、船舶电子、航空电子、地面雷达、消防设备和医疗器械教学设备等诸多领域，其中有许多应用场合需要多路输出，如在单片机智能控制器中，单片机供电需要5V，而运放通常需要12V。
在设计多路输出时，有许多地方和单路输出不同，既要考虑变压器管脚限制、多副边变压器设计、各路的稳压电路实现，又要考虑每路轻载及满载的负载调整率，以及负载的交叉调节特性等。
目前电力电子与电路的发展主要方向是模块化、集成化。
此次设计要求设计一种DC/DC模块电源，要求此电源的输出电压和输入电压隔离，电源结构基于单端正激电路，采用单片集成电路。
输入电压：24V DC（变化范围18V～36V）。
输出电压：12V DC。
输出最大电流：1A。
效率：88%以上。
2 题目的描述和要求高效DC/DC模块电源设计为了提高中小功率开关电源的效率，设计了一种基于DPA425的高效小功率模块电源。
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80 70 60 50 40 30 20 10 0 400kHz Q
400kHz
No.2
No.3
No.4
No.7
No.8
No.9
No.10
No.1
No.2
No.3
No.4
No.7
No.8
No.9 No.10
1/(L*Q) 0.00018 0.00016 0.00014 0.00012 0.0001 0.00008 0.00006 0.00004 0.00002 0 No.1 No.2 400kHz
la
5. 6.
0 N2 Ae
L
根据选定的匝数，估算电感的绕组损耗 考察气隙la是否易于实施。
la
7.
lc r
la Ae
重新选取磁芯的Ae及促窗口大小，直到电感的绕组损耗最小， 气隙最适。
7 4 10 o
φ
磁感应强度为B
面积为S
Bds
φ
BS
均匀磁场
s
称为磁通，磁通围绕电流构成一个闭合回路，且大小连续。
B又称为磁通密度
闭合的磁路及磁路中的气隙：
I
磁路长度lc 磁场强度Hc
lc Hc la Hc NI r
Hc NI lcla r
Pc 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 No.1 400kHz,83mT
Pc(w)
No.3
No.4
No.7
No.8
No.9 No.10
No.2
No.3
No.4
No.7
No.8
No.9 No.10
High L*Q will lead to low core loss
n
根据法拉第电磁感应定理，二者是同一的：
d u(t ) dt
u(t) L
di (t) dt
r r ： 磁通，磁通密度，及磁芯的导磁率
真空：
φ
B r 0H
空气： 铁粉芯： 铁氧体：
r 1 r 1
10 ~ 1000 r
1 ~ 10 k r
在国际单位制中：B称为磁感应强度，单位：特斯拉 T H称为磁场强度，单位：安培每米 A/m
磁性材料的磁芯损耗：
磁滞损耗：由于磁畴翻转导致的损耗，主要与磁性材 料的性质有关。
涡流损耗：变化的磁通在磁芯形成涡流（感应电流） 导致的损耗，主要与磁性的结晶情况有关。
互相绝缘的硅钢片用来减少涡流损耗。
结晶晶粒较大，单晶导电性 好，涡流损耗大
结晶晶粒较小，涡流损耗小
变压器的设计步骤：
1. 2. 3. 根据变换器的性质和输入输出的要求, 确定变比 n 根据传输功率确定变压器的有效截面积Ae及窗口大小。 根据变压器的伏秒积确定原边匝数Np
• • •
三种基本的隔离开关电源：
L Vin
Lm
D
Vo
Vin
D1
D2
Vo
S
S
Flyback Converter
正激型变换器
L D1 Vo
Vin
S2
S1
D2
桥式变换器
电感的电磁学定义：
电路的观点：
i(t) + u(t) -
di (t) u(t) L dt
磁场的观点：
i(t)φφ NhomakorabeaLi (t)
Vin DT Np B Ae B : 0 . 2 ~ 0 . 3 T
4. 根据原边匝数确定副边匝数
Ns Np /n
5. 根据选定的匝数，重新计算ΔB，并由此估算变压器的磁芯损耗
P C f ( B ) V lo ss m m
6. 7.
根据选定的原副边匝数估算变压器的绕组损耗。 重新选取变压器的Ae及促窗口大小，直到变压器磁芯损耗和绕 组损耗之和最小。
Hc Ae c r 0
NI Ae 0 lc / r la
所以:
N
截面积Ae 根据电感的定义：
气隙长度la 气隙强度Ha
0 N 2 I Ae lc / r la
LI
根据安培环路定理:
N
0 N 2 Ae L lc / r la
1 B max Bdc B 2
铁磁材料的磁芯损耗的测量：
i(t) LCR Meter
+
u(t) -
根据实际工作的f和 ΔB画出磁芯的磁滞回线 （B-H），磁滞回线的面积即为磁芯损耗
R Q L
1/R代表了磁芯在小信号下的损耗大小。
1/ R
1 QL
Core characteristics analysis(1)
N
截面积Ae 磁芯中的磁场强度为： Hc 磁芯中的磁通密度为：
气隙长度la 气隙强度Ha
NI lcla r
B r 0Hc
当铁磁材料中的B增加到一定程度时，导磁率μ值 会变小，甚至导磁性消失 μ值变为1， 一般铁氧体 的饱和磁密为 0.3~0.5T. 增加气隙可以减小电感量，降低磁芯的磁通密度， 从而避免磁芯饱和。 铁磁材料的磁滞回线
输出电感的设计步骤：
1. 2. 3. 根据变换器的性质和输入输出的要求, 确定电感量 L 根据传输功率确定变压器的有效截面积Ae及窗口大小。 根据流过电感的最大电流确定匝数N
B max : 0 . 25 ~ 0 . 35 T L I peak N B max Ae
4. 根据匝数确定电感的气隙
DC/DC模块电源的设计方法 --功率电路的设计
开关电源的设计方法：
•
变压器设计
电感的设计 功率元件的选择 反馈方式的确定 控制芯片的外围电路设计 PI调节器的设计 辅助电源的设计 各种保护功能的设计 EMI及噪声抑制
1. 功率电路的设计
• •
2. 反馈回路的设计
• • •
3. 控制回路及辅助功 能的设计
铁磁材料的磁芯损耗：
ΔB ΔB
Bdc
变压器的工作区间
直流电感的工作区间
P C f( B )V lo ss m m
Vm : core volume Cm, α,β : provided by manufacture of magnetic core. α= 1~2 β= 2~3 for Philips 3F3 core.
L
L
lc Hc la Ha NI
在气隙处磁通连续:
对于无气隙的电感:
r 0N2 Ae
lc
Hc Ae c r 0 c c Ha rHc Ha Ae a 0
对于有气隙的高导 磁率电感:
0 N 2 Ae
la
铁磁材料的饱和磁密：
I
磁路长度lc 磁场强度Hc