降压型DCDC转换器设计
大电流dc-dc降压设计原理
大电流dc-dc降压设计原理大电流 DC-DC 降压设计原理大电流 DC-DC 降压转换器在各种电子系统中扮演着至关重要的角色，从便携式设备到工业电机控制。
它们将较高电压转换为较低电压，同时保持或增加电流容量。
以下是设计大电流 DC-DC 降压转换器的关键原理：功率器件选择选择合适的功率器件（开关管）对于确保转换器的效率和可靠性至关重要。
常见的选项包括 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。
对于大电流应用，低导通电阻和低栅极电荷的功率 MOSFET 是理想的选择。
开关频率和电感值开关频率和电感值共同决定了转换器的尺寸、效率和纹波电流。
较高的开关频率通常会导致较小的电感值，但会增加开关损耗。
较低的开关频率需要更大的电感值，但会降低效率。
最佳值取决于负载电流、电压和纹波电流要求。
输入和输出电容输入和输出电容用于吸收电流纹波，从而平滑转换器输出电压。
电容值为开关频率、负载电流和纹波电流要求的函数。
电容的 ESR （等效串联电阻）也应尽可能低，以最大限度地减少损耗。
反馈回路反馈回路用于调节转换器的输出电压。
常见拓扑包括电压模式和电流模式。
电压模式控制通过比较输出电压与基准电压来调节占空比，而电流模式控制通过比较电感电流与基准电流来调节占空比。
同步整流同步整流技术可以提高转换器的效率，尤其是在大电流应用中。
通过使用低导通电阻的 MOSFET 作为整流器，而不是使用二极管，可以显著减少整流损耗。
散热大电流 DC-DC 降压转换器在大电流条件下运行，会产生大量热量。
因此，散热是至关重要的。
可以使用散热器、热垫和强制空气冷却来管理热量。
保护特性为了确保转换器的可靠性和安全性，应纳入多种保护特性。
这些包括过流保护、过压保护、欠压保护和短路保护。
布局和布线转换器的布局和布线对于性能至关重要。
应使用宽走线和低电感环路来最大限度地减少损耗和 EMI（电磁干扰）。
电容器和电感器应放置在靠近功率器件以最小化寄生效应。
基于DPLL同步的高频降压型DC—DC转换器设计
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最近 １ ０年 ， 嵌 入 式 技 术 促 进 便 携 式 电子 产 品 以
惊人 的 速 度 迅 猛 发 展 和 普 及 。 目前 ， 高效 能、 高 精 度、 微体积的 Ｄ Ｃ — Ｄ Ｃ转 换 器 成 为 除 高 效 能 电池 以 外 制 约 小 型 轻 量 高 档 便 携 式 电子 产 品进 ～ 步 发 展 的瓶
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buck型dc-dc变换器中保护电路的设计
buck型dc-dc变换器中保护电路的设计Buck型DC-DC变换器是一种常见的降压型电源转换器，广泛应用于各种电子设备中。
在进行Buck型DC-DC变换器的设计过程中，保护电路的设计非常重要，可以保护变换器及其他电路不受损坏，保证电源系统的正常运行。
保护电路主要包括输入端和输出端的保护。
在输入端，保护电路的设计主要是为了防止输入电压过高或过低、瞬时过流和输入短路等情况对变换器产生不利影响。
一般情况下，设计输入端的保护电路主要包括过压保护、欠压保护和输入限流等功能。
首先，过压保护是为了防止输入电压超过变换器的额定输入电压范围，对于Buck 型DC-DC变换器来说，一般输入电压范围是相对稳定的，因此可以通过过压保护电路检测输入电压，并在超过设定阈值时触发保护措施，例如通过断开输入电源或者切断输入端的电流流通路径等方式。
其次，欠压保护是为了防止输入电压过低而影响Buck型DC-DC变换器的正常工作。
一般来说，欠压保护可以通过监测输入电压并在低于设定阈值时触发保护措施，如停止输出电流或关闭整个变换器等方式。
最后，输入限流是为了防止输入电流瞬时过高而损坏Buck型DC-DC变换器。
输入限流电路主要通过设置合适的电流检测电阻和比较器等元件来实现，当输入电流超过预设阈值时，可以通过控制开关管或采取其他措施限制输入电流值。
在输出端，保护电路的设计主要是为了防止输出端负载短路、过载和过压等情况对Buck型DC-DC变换器产生不利影响，同时保护被供电电路不受损坏。
首先，负载短路保护是为了防止输出端负载短路时产生大电流对Buck型DC-DC 变换器和被供电电路造成损坏。
负载短路保护电路主要包括电流检测电阻、比较器和限流电路等元件，当输出电流超过设定阈值时，保护电路会采取相应的控制措施，如限制电流或断开输出电源等。
其次，过载保护是为了防止输出端负载电流过大而超过Buck型DC-DC变换器的额定输出能力，导致器件及电路故障。
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。
同步降压式DC-DC转换器的稳定性设计
不 同 的 电子 设 备 可 能 对 电源 系 统 有 不 同 的结 构 要
求 ，但 对 电源 系 统 转 换 效 率 的 要 求 却 基 本 相 同 。
Ｄ — Ｃ Ｃ Ｄ 转换 器 主要 用 来 实 现 电源 系 统 中 的二 次 电 压 变 换 或 是 手 持 式 设 备 等 用 电池 供 电设 备 的一 次 电压 变 换 ，其 可分 为 隔 离 与 非 隔 离 型 、升压 与 降 压 型 、 同步 与 异 步 型 等 等 。随着 半导 体 片 向低
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BUCK电路方案设计
BUCK电路方案设计在电子领域中，BUCK电路是一种非常常见且重要的电路方案。
BUCK电路是一种降压型DC-DC转换器，也被称为降压开关电源。
它通过将输入电压降低到一个较低的输出电压来实现电源调节功能。
BUCK电路的工作原理是，当开关管导通时，输入电压源通过电感和开关管输出到输出电容上，输出电压上升。
当开关管截止时，电感中的能量继续通过电容供应负载，输出电压下降。
通过这种方式，BUCK电路能够稳定地将输入电压变为较低的输出电压。
1.确定输入和输出电压要求：根据具体应用需求确定输入和输出电压范围。
在此基础上，选择合适的开关管和电感。
2.计算工作频率：选择合适的工作频率，一般常见的有几十kHz到几MHz的范围。
工作频率的选择要平衡转换效率和滤波器尺寸。
3.计算电感和电容值：根据输入和输出电压范围，使用以下公式计算电感和电容值：电感值（L）=（输出电压/工作频率）*（输入电压-输出电压）/输出电流电容值（C）=输出电流/（工作频率*最大纹波电压）4.根据负载要求计算开关管的最大电流和功耗：通过确定负载电流以及开关管的最大导通时间和导通电阻，计算开关管的最大电流和功耗。
5.添加反馈控制：为了实现稳定的输出电压，需要使用反馈控制回路。
一般采用PID控制，通过调节开关管的导通时间来实现输出电压的调节。
6.性能评估和优化：通过仿真和实验评估BUCK电路的性能，包括效率、稳定性和纹波等。
根据评估结果进行优化，例如选择更合适的元件、调整控制参数等。
总之，BUCK电路是一种常用且重要的电路方案，适用于很多应用场景。
通过合理的设计和优化，可以实现稳定、高效的输出电压。
在实际应用中，还需考虑元件的选取、温度变化等因素，并根据具体需求进行优化调整，以实现最佳的电路性能。
基于降压型PWM的DC-DC转换器的控制方案
基于降压型PWM的DC-DC转换器的控制方案开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT 和MOSFET。
一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC 和MOSFET 构成。
开关电源电路主要由整流滤波电路、DC-DC 控制器(内含变压器)、开关占空比控制器以及取样比较电路等模块组成。
PWM 技术简介[1]脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，脉冲宽度调制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输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
脉冲宽度调制(PWM)基于采样控制理论中的一个重要结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
在控制时对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率.PWM 运用于开关电源控制时首先保持主电路开关元件的恒定工作周期(T=ton+toff)，再由输出信号与基准信号的差值来控制闭环反馈，以调节导通时间ton，最终控制输出电压(或电流)的稳定。
PWM 的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。
让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。
噪声只有在强到足以将逻辑1 改变为逻辑0 或将逻辑0 改变为逻辑1 时，也才能对数字信号产生影。
BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现
BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现BUCK型DCDC开关电源芯片是一种常用于电子设备中的降压型直流到直流转换器。
它能够将输入电压降低到较低的输出电压，同时还能够提供高效的电力转换。
本文将介绍BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现。
首先，BUCK型DCDC开关电源芯片的设计需要考虑以下几个关键因素：1.输入输出电压：确定所需的输入和输出电压范围。
输入电压应该大于最小额定输入电压，输出电压应小于输入电压。
2.输入输出电流：根据应用需求确定所需的输入和输出电流。
这将影响开关器件和滤波器的尺寸选择。
3.开关频率：选择适当的开关频率以平衡功率转换效率和电路尺寸。
较高的开关频率能够减小开关器件尺寸，但可能导致更多的开关损耗。
4.控制方式：选择合适的控制方式，比如PWM调制或恒定频率和变占空比调制。
PWM调制常用于高功率应用，而恒定频率和变占空比调制常用于低功率应用。
接下来是BUCK型DCDC开关电源芯片的实现过程：1.选择电源芯片：根据设计需求，选择适当的BUCK型DCDC开关电源芯片。
考虑芯片的输入输出电压范围、电流能力和控制功能等因素。
2.设计输入和输出滤波器：根据电源芯片的输入输出电流要求，设计适当的输入输出滤波器来减小电流纹波和噪音。
3.设计控制电路：根据选择的控制方式，设计控制电路来生成适当的PWM信号或调制信号。
这可以使用定时器、比较器和反馈电路等元件实现。
4.选择开关器件：根据输入输出电压和电流要求，选择合适的功率开关器件。
这些器件应能够处理所需的功率和频率要求，并具备低开关损耗和低导通电阻。
5.进行电路布局和焊接：根据设计要求，在PCB上进行电路布局和元器件焊接。
应留出足够的空间来放置所有的电路元件，并确保良好的热管理。
6.进行测试和调试：完成电路布局和焊接后，进行对电路的测试和调试。
这包括验证输入输出电压、电流和效率等参数。
如果有必要，进行相应的调整和优化。
最后，完成BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现后，可以将其应用于各种电子设备中。
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有源功率因数校正(APFC)技术正是这样一种能提高电源设备的利用率,减少谐波污染的技术。在广泛了解了近几年来功率因数校正技术主要研究成果的基础上,本文做了以下几个工作:
本文首先阐述了电网谐波的产生、危害,进而对功率因数的定义、有源功率因数校正技术的分类、主拓扑结构、控制方法做了详尽的分析和讨论
,并着重详细介绍了Boost升压型功率因数校正电路和峰值电流控制原理。
究-通信电源技术2005,22(4)
对电流型PWM控制器的扰动来源进行分析,给出了解决办法和几种比较实用的斜率补偿电路,如控制电压补偿方式和电流补偿方式,对改善开关电源驱动信号稳定性有很好的效果.最后给出了一种电流环补偿电路实例予以验证.
3.学位论文陈健基于加法器的PFC电路的仿真与设计2007
随着电力电子技术的飞速发展,人们对电能的利用能力以及各种类型供电系统的技术水平都有了很大的改善。但是由于不控整流器在功率设备中的广泛应用,各种谐波对电网的污染也变得日益严重,使得电能的生产,传输和利用效率都大大降低。为了解决这一问题,抑制开关电源产生的谐波,我们必须设计新一代的高性能的整流器,使其输入电流的功率因数高,谐波含量低。
最后,将设计完成的子电路组成整体电路,并进行仿真,仿真结果表明本文设计的单片集成升压型直流-直流变换器工作正常,可以满足设计要求。
7.期刊论文高田.景占荣.羊彦.王琪.GAO Tian.JING Zhan-rong.YANG Yan.WANG Qi峰值电流控制模式中斜率补偿
的研究-电力电子技术2007,41(3)
6V~13V范围内可调。芯片内置1.2MHz振荡器,具有软启动、欠压、过压、过温和过流等保护功能,输出电流也可根据应用需求自由调节,配以简单的外部元件即能构成完整的开关电源。
在电路设计中,作者首先阐述了电流控制模式开关电源的基本工作原理,对比了电流控制与电压控制两种模式的优缺点,并根据设计要求进行了电路的总体结构设计,然后提了一种统一的电流控制模式开关电源SPICE模型,适用于连续电感电流和不连续电感电流两种工作模式,以指导后面各个子电路与整个芯片的参数设计,最后给出版图设计与流片测试结果。限于文章篇幅,作者有选择地分析了带隙基准源、LDO(Low Drop Out Voltage Regulator,低压差线性稳压器)、电流检测与斜率补偿、振荡器和PWM比较器五个子电路模块。
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下载时间:2010年7月28日
单片开关电源管理集成电路具有高集成度、高性价比、简单外围电路、优越性能指标等优点,能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源,目前已成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源、专用开关电源以及开关电源模块的优选集成电路,使得开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展。
本文全面分析、描述了DC-DC开关电源变换器的控制方法,并依据脉宽调制的方法何采用控制信号的选取对控制方法进行了分类,详细阐述了各种控制方法的基本原理,分析比较了他们各自的优缺点,指出了每种控制方法所使用的场合。
4.期刊论文梅报春.梅欣丽开关电源的设计及相关电路的应用-电子元器件应用2003,5(7)
简要介绍开关电源的工作模型和工作原理,对各工作单元的设计都有较详细的论述,如功率因数校正,移相谐振(准谐振)技术,无主次均流技术等的设计要点.
5.学位论文张晓明电流控制模式单片开关电源的建模与设计2007
本文对一种高频、高效的电流控制模式DC-DC单片开关电源进行建模与设计。采用0.35umCMOS工艺制程,有效输入范围为2.6V~9V,输出电压在
介绍了峰值电流控制开关电源的原理和特点.针对占空比D>50%时发生振荡的现象,分析了系统工作不稳定的原因,从理论上论述了电感电流的斜率、占空比与系统稳定性之间的关系.介绍了利用斜率补偿方法解决系统振荡的基本原理,并提出了斜坡补偿电路的具体设计步骤.最后给出以UCC3808为控制芯片的推挽式变换器斜率补偿电路设计实例.实验结果表明,该方法可实现峰值电流控制开关电源在D>50%情况下的稳定工作,增强了电源的抗干扰性,提高了高频变压器的利用率.
设计要求:
基于商用0.6μmBCD工艺,使用Hspice软件,设计了一种电流模式脉宽调制控制升压型DC-DC变换器。该变换器可工作在2.7V~5V电源电压的范围内,可调输出电压为5V或12V(12V时,最大负载电流为250mA;5V时,最大负载电流为800mA),输出电压精度为±4﹪,输出纹波电压典型值<10mV,功率管开关频率典型值为1.2MHz,轻负载时使用SKIPCYCLE模式控制,具有软启动、欠压保护等保护性功能,且最大效率为90﹪,工作温度范围为-25~+85℃。 本论文的研究思路和工作内容如下:
8.学位论文梁超DC/DC转换电路与白光LED驱动电路两用IP核的研究与设计2008
开关电源作为一个设备的核心动力,越来越受到业界的关注。在手机、PDA、笔记本电脑、遥控装置等低功耗便携式终端产品越来越广泛的应用,开关电源中DC/DC也应用到了各个角落。而白光LED具有使用简单、成本低的特点,其用量在最近几年呈现出稳步上升的趋势,在便携式产品中被广泛用作照明、闪光灯、各类显示器的背光等。白光LED被认为是目前市场上可以获得的最好的背景光源,具有非常广阔的应用前景。
9.学位论文孙宝文移相全桥零电压开关(ZVS)电力操作电源的研究2004
近年来,随着电力电子技术的发展,移相全桥PWM-DC/DC变换器已经成为高频开关电源研究的热点,特别是在中大功率场合,采用软开关技术(如ZVS)的移相全桥DC/DC变换器代表了此领域功率电子技术的发展方向,因为它不但可以减小开关电源的开关损耗、电磁干扰,还能改善电路的输出特性,提高电路的效率、稳定性和可靠性.该文在分析移相全桥零压软开关电路的基础上,研制了2.2KW的电力系统用直流操作电源,实验表明,该电源可在全输入电压和全负载范围实现ZVS软开关,整机效率在全负载范围达到85﹪以上.该论文共包括三部分.首先,分析移相全桥软开关拓扑结构的工作原理与模态,并分析了输出滤波电路、辅助电源电路、以及EMI电路,指出移相全桥零电压(ZVS)技术要注意的几个关键问题.通过与3873芯片相比较,指出该电源控制电路是电压环与电流环双环控制相结合的特点,并讨论了控制电路中斜率补偿电路原理、电流环调节电路、均/浮充电压调节系统、均流控制电路、保护电路、驱动电路等.其次,根据在理论分析的基础上,研制了2.2KW的电力系统用直流操作电源.设计和选择了组成电路的各元件参数.通过分析和讨论采集的相关波形,验证了该电源功率管是零电压开通和关断,从而减少了功耗.考察了电源输出特性、散热状况和效率,验证了该电源在性能上基本达到了设计要求,说明采用电压环和电流环双环控制与移相全桥ZVS技术相结合的开关电源的电路设计的正确性.最后,考虑到为实现自动化和无人值守的要求,研制了该电力操作电源集中监控电路.微处理器采用89C51为核心,用C51编程,利用键盘输入控制电源模块的信号,达到遥空、遥测、遥信、遥调等四遥功能.
10.期刊论文聂神怡.杨洪强基于电流控制模式的开关电源的稳定性分析-电子产品世界2005,""(19)
通过引入采样保持系统的数学模型和PWM开关的三端等效模型,在详细分析系统小信号特性的基础上阐述了基于电流控制模式的升压型DC-DC开关电源不稳定的原因.分析了引入斜率补偿和极点补偿对稳定性的影响,最后通过我们开发的一款升压变换器验证了这些分析结果.
目前,市场上的芯片多是具有单独的DC/DC或LED驱动的功能,本课题设计了一款IP(Intellectual Property)模块,可以同时实现以上两种功能,并可封装为独立IC销售,应用十分广泛。
文章首先对DC/DC和LED的应用做了简单的介绍,重点说明了开关电源的特点、应用、控制方式等问题;其次,研究了IP所使用的升压稳压器(BOOST)拓扑结构;再次,解决了电流控制模式特有的斜率补偿问题。基于以上的理论研究基础,本文从工程需求入手,设计每一个模块的电路,IP采用UMC 00.13um CMOS工艺,利用Hspice工具仿真并验证了电路的功能,调整性能使整体达到了设计要求。最后还将电路的版图画出。
本文首先设计了一款基于电流控制模式的PWM升压控制芯片,并重点分析了它的工作原理、系统结构,建立了系统的小信号模型,分析了系统的稳定性以及采用斜率补偿方法改善系统稳定性的原理,并仿真验证了斜率补偿的作用。本文利用CadenceEDA集成电路设计工具、SpectreS仿真工具,对集成电路内的各个模块包括反相器、基本RS触发器、基准电压电路、误差放大电路、电压比较电路、锯齿波振荡发生电路、PWM比较电路、软启动电路、驱动电路等进行了具体的设计和仿真,且达到了预先设定的指标。此外,采用上海华晶0.5微米混合工艺线进行了流片,并对样片进行了测试,测试结果与仿真结果基本吻合。
本文同时介绍了仿真软件在电路辅助设计中的作用,重点介绍了Synopsys公司的Saber仿真软件的特性和操作方法。同时结合具体实例介绍了Saber仿真软件在开关电源设计过程中的具体应用。
接着介绍了美国德州仪器公司的电流控制型PWM芯片UC3842的内部结构、功能;同时提出了一种以加法器替代乘法器的方法来降低传统APFC电路成本和复杂度,给出了详细的设计方案,并完成了实验样机。仿真和实验的结果都显示:这种PFC电路能够使电路的PF值提高到95﹪以上,适合在中小功率产品中应用。
6.学位论文王锐新型单片集成电流模式脉宽调制升压型直流-直流变换器的设计和研究2006
电源是电子类产品的重要组成部分。随着手机、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品的普及,高效率、小体积、低成本的电源管理芯片成为了模拟集成电路设计的新热点。本论文设计的单片集成升压型直流-直流变换器既可以满足市场的需求,又可以为设计其他功能更强的开关电源提供参考,具有一定的实用价值和理论意义。