主电源的降压DC to DC转换器提供额外的辅助电源
DC-DC Converter解析
DC-DC转换器之电气规格(1)
1. Input Specifications(输入规格)
a. Input voltage (输入电压) : 指单一机种能接受的最大电压及最小电压之比率，大致分成 二大类：窄范围输入电压（±10%）、宽范围输入电压（2:1、4:1<W>、…）。
EX: 宽范围输入电压2:1 12V nominal input 9~18Vdc 24V nominal input 18~36Vdc 48V nominal input 36~75Vdc
h. Short circuit protection(短路保护) : 当发生短路时，转换器停止正常动作。 EX: Hiccup(打嗝 ), continuous (Auto Recovery) ◎ Hiccup Mode 断续模式: 输出故障(短路)时，这时转换器把每一周的占空比由开通到截止 以及由截止到开通维持在使内部的功耗在一个安全的范围内，直到故障排除 。 ◎ Auto Recovery: 当故障排除后，转换器自动恢复正常动作。
DC/DC Converter浅析
DC-DC Converter 简介 DC-DC Converter 之典型应用领域 DC-DC Converter 如何选型 DC-DC Converter 之电气规格
电子系统的常用电源
电压 (Voltage)
±12, ± 15
典型负载(Typical Loads) Linear Circuits (OP.AMP…etc)(线性电路，如运算放大器等)
a. Switching frequency (操作频率)：产品内部开关组件的切换频率。 EX: 300kHz
b. Reliability, calculated MTBF (平均无故障时间) : Mean Time Between Failure 。
dcdc降压原理
dcdc降压原理DC-DC降压原理是一种将高压直流电源转换为低压直流电源的技术。
在电子装置中，由于不同的电路或设备对供电电压的要求不同，需要通过DC-DC降压电路来提供合适的电压。
DC-DC降压电路主要是通过变压器，开关管以及滤波电容等电子元件来实现的。
下面将详细介绍DC-DC降压原理的相关内容。
1. 变压器原理：DC-DC降压电路中的变压器起到变换电压的作用。
变压器由磁性材料制成的磁性环路和绕在其上的线圈组成。
在输入端施加高压电源，通过变压器绕制的线圈会感应出电磁感应电流，从而在输出端产生低压电导。
2. 开关管原理：DC-DC降压电路中的开关管起到开关电路的作用，通过控制开关管的导通和断开，使得输入端的高压电流在周期性地开通和关闭过程中，经过变压器降压后输出。
常用的开关管有MOSFET、电晶体管、IGBT等。
3. 控制电路原理：DC-DC降压电路中的控制电路用于控制开关管的开通和断开时间，以及设定输出电压。
根据不同的电压要求，可采用模拟控制电路或数字控制电路来实现。
模拟控制电路通常包括稳压器、反馈比较器和脉冲宽度调制（PWM）控制器等。
4. 滤波电容原理：DC-DC降压电路中的滤波电容是为了平滑输出电压波动而添加的。
在开关管周期性地开通和关闭时，输出的电流会出现脉冲变化，通过添加滤波电容，可以减小输出电流的脉动，使输出电压更加稳定。
5. 保护电路原理：DC-DC降压电路中的保护电路用于保护电路和各个元件的安全运行。
常见的保护电路有过压保护、过电流保护、温度保护等。
过压保护可通过添加过压保护芯片来实现，过电流保护可通过电流限制器来实现，温度保护可通过添加温度传感器来实现。
总结起来，DC-DC降压原理主要涉及变压器、开关管、控制电路、滤波电容和保护电路等多个方面。
通过控制开关管的开通和断开时间，利用变压器降低电压，通过控制电路和滤波电容来调节和稳定输出电压，同时添加保护电路保证电路的安全运行。
这是一种常用的将高压直流电源转换为低压直流电源的技术，广泛应用于电子设备和电路中。
DC-DC变换器讲解学习
输入输出关系：
图3-6 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路
U otto ofnf ETt otn onE1 E （2-49）
3-25
2.1.5 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路
Zeta斩波电路原理
V处于通态期间，电源E经开关
V向电感L1贮能。
V关断后，L1－VD－C1构成振
荡回路， L1的能量转移至C1，
电压源 电压源的变换
o
t
b)
图3-4 升降压斩波电路及其波形
a）电路图
b）波形
3-20
2.1.4升降压斩波电路和Cuk斩波电路
稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即
数量关系
T
0 uL dt 0
（2-39）
V处于通态
V处于断态
uL = E
EtonUotoff
uL = - uo
（2-40）
能量全部转移至C1上之后，VD
b) Zeta斩波电路
关断，C1经L2向负载供电。
输入输出关系：
Uo
1
E
图3-6 Sepic斩波电路 和 Zeta斩波电路 （2-50）
相同的输入输出关系。Sepic电路的电源电流和负载电流均
连续，Zeta电路的输入、输出电流均是断续的。
两种电路输出电压为正极性的。
3-26
t1 E
I 20
t2
E
t
O
EM
t
c) 电流断续时的波形
图3-1 降压斩波电路得原理图及波形
3-4
2.1.1 降压斩波电路
数量关系
电流连续
负载电压平均值：
Uoton t otnof
DCDC转换器工作原理及用途
DCDC转换器工作原理及用途
DC-DC转换器，即直流-直流转换器，是一种将直流电源转换为不同电压或电流的电子设备。
其主要工作原理是通过改变输入端电压的波形、频率、极性和振幅，然后将这些改变应用到输出端，从而实现对电源电压的转换。
DC-DC转换器的工作原理如下：
1.输入端电源进行整流，将交流电转换为直流电。
2.通过谐振电容和电感元件构成一个振荡电路，产生高频振荡信号。
3.将高频振荡信号输入到变压器变压器中，通过变换器将输入端电压进行变换，然后输出到输出端。
4.输出端通过后级电路进行输出过滤，以获得所需要的电压或电流。
DC-DC转换器的用途广泛，以下为几个主要的应用领域：
1.电子设备：用于手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品的电源管理，将电池或外部电源的电压转换为所需的电压供应给电子设备。
2.电力系统：用于电力系统的直流输电、直流-交流逆变、直流-直流变换等。
3.汽车电子：用于汽车电子系统中的电源管理、电动车辆的能量转换和储存等。
4.太阳能电源系统：用于太阳能光伏电池组的能量转换和储存，将太阳能电池的直流电转换为交流电或其他所需的电压和电流。
5.工业控制与自动化：用于工业控制设备的电源管理，提供稳定的工
作电压或电流。
6.通信设备：用于通信基站、无线设备、卫星通信等设备的电源管理，提供所需的电压和电流。
总结：DC-DC转换器是一种能够将直流电源转换为不同电压或电流的
电子设备，其工作原理是通过改变输入端电压的波形、频率、极性和振幅，然后将这些改变应用到输出端。
它在电子设备、电力系统、汽车电子、太
阳能电源系统、工业控制与自动化、通信设备等领域有着广泛的应用。
双向DCDC直流变换器,直流变换电源,直流升压降压转换器
1.3 – 4.0
< 1mS < 0.5S
5KW 6KW 0-25A(外输入电压控制) 1-10A（数码管设置） 200V–450V 可调，误差±2% 400V–800V 可调，误差±2% 2 A/V < 2% < 1V < 5%
6
济南能华机电设备有限公司
本双向 DC-DC 变换器采用模块化设计，带有均流功能，任何工作模式下都可实现多机并 联扩容。
图一.双向 DC-DC 变换器整机照片
二、特点
1. 全数字化，各种参数及信号全部数字化处理，由数字处理器智能灵活地管理。性能和可 控性均远优于普通的模拟式双向 DC-DC 变换器。
1
济南能华机电设备有限公司
PDn 为降压模式控制信号输入端，当 PDn 输入 3.3V ～５V 的高电平，并且 PUp 为低电平 时，双向逆变器为降压工作模式，电流从高压端子 IFHV 流入，经变换器变换为低压后，从 低压端子 IFLV 输出。
PUp 为升压模式控制信号输入端，当 PUp 输入 3.3V ～５V 的高电平，并且 PDn 为低电平 时，双向逆变器为升压工作模式，电流从低压端子 IFLV 流入，经变换器变换为高压后，从 高压端子 LFHV 输出。
> 95% < 12W < 20W 温控风冷 -25℃ - 60℃ 80℃
28A
15A
√ 5S
5S
315mm X140mm X 85mm 2．5Kg
八．产品图片
7
济南能华机电设备有限公司 图十.模块线路板照片（正面）
图十.模块线路板照片（反面）
图十一.模块接线图
在恒流模式时，Iout 总是正值（忽略电流源等效内阻消耗）。 图七. DC-DC 变换器恒流模式等效电路模型
全桥dc-dc转换器电路在电动汽车中应用场景
全桥dc-dc转换器电路在电动汽车中应用场景全桥DC-DC转换器电路是一种常用的电力电子变换器，可将输入的直流电压转换为输出的直流电压，具有调整输出电压、调整输出电流和隔离输入输出的功能。
在电动汽车中有许多应用场景可以使用全桥DC-DC转换器电路。
首先，全桥DC-DC转换器电路在电动汽车的电池管理系统中起着重要的作用。
电动汽车采用高压的电池组来提供动力，而车载电子设备通常需要低压电源供电。
全桥DC-DC转换器可以将高压的电池电压转换为适合车载电子设备的低压电源。
同时，通过控制转换器的输出电压，可以实现对电池电压的精确控制，保证车辆电池组的使用寿命和安全性。
其次，全桥DC-DC转换器电路在电动汽车的动力系统中也有广泛的应用。
电动汽车的驱动电机通常是交流电机，而电池组输出的电压是直流的。
为了将直流电压转换为交流电压，电动汽车中需要使用逆变器。
而逆变器的输入电压通常需要是稳定的直流电压。
通过使用全桥DC-DC转换器，可以将电动汽车电池组的电压稳定为逆变器的输入电压，确保逆变器能够正常工作，有效地驱动电动汽车的电机。
再次，全桥DC-DC转换器电路在电动汽车的充电系统中也可以发挥作用。
电动汽车在充电过程中需要将外部电源的交流电转换为充电所需的直流电。
在充电桩和电动汽车之间的连接线路中，通常会使用全桥DC-DC转换器电路来实现交流电到直流电的转换。
通过调整转换器的输出电压和输出电流，可以控制电动汽车的充电速度和时间，提高充电效率，确保充电安全。
此外，全桥DC-DC转换器电路还可以在电动汽车的辅助电源系统中使用。
电动汽车辅助电源系统包括空调、车载娱乐系统、车灯等设备的供电系统。
这些设备通常需要低压的直流电源供电。
通过使用全桥DC-DC转换器电路，可以将电动汽车高压电池组的电压转换为适合辅助电源系统的低压电源，为这些设备提供稳定的供电。
除了上述应用场景外，全桥DC-DC转换器电路还可以应用于电动汽车的能量回馈系统中。
DCDC转换器工作原理及用途
DCDC转换器工作原理及用途DC-DC转换器是一种将直流电源转变为不同电压的电源转换设备。
它的工作原理是基于电磁感应定律和电路的开关原理，通过将输入电压通过转换器内部的开关元件进行切换和调节，使得输出电压达到所需的目标值。
DC-DC转换器的核心部件是开关电源芯片，它由控制电路部分和功率电路部分组成。
控制电路部分负责检测和调节输出电压，根据需要控制功率电路部分的开关状态，以实现输出电压的稳定和准确精确的调节。
DC-DC转换器的用途非常广泛，主要可以分为以下几个方面：1.电子设备中的稳压供电：在电子设备中，常常需要不同电压的供电，例如CPU需要较低电压，而外围电路可能需要较高电压。
此时，可以利用DC-DC转换器将输入电源转变为不同的输出电压，来满足各个电路的供电需求。
2.电动汽车和新能源领域：在电动汽车和新能源领域，需要将电池组的直流电压转换为不同的电压来驱动车辆中的各种电气设备。
同时，DC-DC转换器还可以实现能量回馈，将电池组的储能转换为可供给电网使用的电能。
3.太阳能和风能等可再生能源领域：可再生能源的发电方式一般是直流，而电网的供电方式是交流。
在将可再生能源发电的直流电转换为交流电供电给电网时，往往需要使用DC-DC转换器。
4.通信设备中的电源供应：在通信设备中，需要使用DC-DC转换器将电池或交流电源转换为各种不同的电压来供应不同的模块和元器件，以确保通信设备的正常工作。
总体而言，DC-DC转换器是一种非常重要的电源转换设备，它可以将输入电压转换为所需的输出电压，提供稳定和可靠的电源供应。
在不同的领域和应用中都有广泛的用途，是现代电气电子系统中不可或缺的一部分。
dc-dc变换器
dc-dc变换器DC-DC变换器概述DC-DC变换器是一种用于将直流电压转换为不同电压级别的电子设备。
它们在各种应用中被广泛使用，例如电力电子系统、通信设备、汽车电子和工业控制等领域。
DC-DC变换器的主要功能是将输入电压转换为所需的输出电压，并为负载提供恒定的电源。
工作原理DC-DC变换器的工作原理基于电感和电容的特性。
它通常由开关器件（如晶体管或MOSFET）、电感、电容和控制电路组成。
当开关器件关闭时，电感储存了电能，并将其传输到输出电路。
当开关器件打开时，电容通过输出电路释放储存的电能，从而为负载提供所需的电源。
类型DC-DC变换器有多种类型，根据其拓扑结构可以分为多种类型，包括升压变换器、降压变换器、升降压变换器和隔离型变换器等。
每种类型都有其适用的应用场景。
升压变换器升压变换器将输入电压转换为更高的输出电压。
它通常用于需要提供高电压的应用，例如太阳能和风能系统。
降压变换器降压变换器将输入电压转换为更低的输出电压。
它通常用于需要提供低电压的应用，如便携式电子设备和电动车辆。
升降压变换器升降压变换器可以在输入和输出之间进行电压转换。
它具有较强的适应性，适用于输入输出电压波动较大的应用，如太阳能系统。
隔离型变换器隔离型变换器通过磁耦合实现输入和输出之间的电气隔离。
它主要用于需要提供电气隔离的敏感应用，如医疗设备和工业控制系统。
效能和特性DC-DC变换器的效能和特性对于其性能至关重要。
以下是一些常见的效能和特性指标：1. 效率：变换器的效率是指输出功率与输入功率之比。
高效的变换器可以提高系统的能量利用率。
2. 转换速度：变换器的转换速度是指输出电压从一个电平转换到另一个电平所需的时间。
快速的转换速度可以减少能量损耗和电压波动。
3. 稳定性：变换器的稳定性是指在输入电压和负载变化时，输出电压的稳定性。
稳定的输出电压可以保证负载的正常运行。
4. 输入和输出电压范围：变换器应具有足够的输入和输出电压范围以适应各种应用场景。
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图3：在这个反激电路中，辅助电源输出以0V为参考(a)，或者以主电源正输出为参考
对许多应用来说，评估套件中100μH和68μF输出滤波器值的标准设置比较合适，且这些值可用于另外的电源。
AX5035具有固定的内部第3类补偿电路，该补偿电路会对输出电容的选择带来一定限制。
此外，还要对电容的等效串联电阻(ESR)进行选择，以使“零”频率出现在20kHz至40kHz之间。
如果电容值在1至10μF的范围内，R1将成为主要的源阻抗。
输出纹波几乎全部由C8的ESR引起。
由于电荷泵为非稳压型，所以可能需要用线性稳压器连接输出，以提供经过调节的负输出。
这种配置的优势包括可以使用小型元件，且成本比1:1变压器结构电路更低。
然而，其缺点在于：
1)非稳压输出，在输出处需要额外的稳压器；2)要求很高的峰值电流(约为4×I OUT_AVE)以产生合适的辅助负载电流；
3)只提供负的辅助电源输出；4)只能以地为参考；5)辅助电源输出具有最小负载的要求以免产生过电压毛刺；6)主电源正输出具有最小负载的要求以维持LX的开关操作。
SEPIC辅助电源
通过让次级电感L2与主降压转换电路中的电感L1共享同一磁芯，并由此具有相同磁通量，也可从LX引脚上获得负输出。
在图7中，C5、D2、C6和L2组成一个单端初级电感转换器(SEPIC)拓扑。
在LX引脚上驱动正输出降压转换的转换信号，与驱动负输出的信号具有相同电压。
在开关导通期间，L1上的电压等于V LX-V OUT；在开关断开期间，电压等于V OUT+V DIODE_1。
通过1:1变压器，该电压也被加到L2上，并与D2和C5一起产生V OUT输出。
由于L1和L2线圈耦合得并不非常理想，所以C5可以提供SEPIC连接并改善一般反激式辅助电源输出的稳压效果。
这里需要选择合适的耦合电容(C5)以使C5上电压波纹很低，所选的C5值为辅助负载电流占空比和时钟周期的函数。
若V IN=15V，纹波为1%，输出电流为200mA，T=8μs(MAX5035)，D MIN=0.3，则有C5MIN=3.2μF。
本例选择10μF的C5MIN。
这一系统的优势在于：1)准稳压输出；2)电感电流波形“干净”，噪声更小；3)由于采用耦合电感，纹波减少；4)只需单个的磁元件(现成的1:1变压器)。
系统的缺点在于：
1)只提供-V OUT；2)输出以地为参考。
上述例子虽然选用了MAX5035，但也可以采用输出电压更低的MAX5033，但输出电压有所降低。
以下是对三种技术的总结：
反激式辅助电源输出：为让辅助电源输出的参考电压完全独立，在主降压转换电感中增加了线圈、肖特基二极管和电容的反激电路非常有吸引力，且输出经过了适当稳压。
通过采用1:1变压器(对MAX5035采用的变压器为Cooper Bussmann DRQ125-101)，辅助电源输出可以等于以地或主V OUT为参考的±V OUT。
辅助电源输出电流最高可达
主电源输出电流的20%，但是主电感电流有一些失真。
电荷泵反相器：这是成本最低的一个方案(没有额外的电感线圈)。
由于高峰值电流和电压与该拓扑相关，所以该方案适用于低功率输出。
开路时的输出约为-V IN，并随着辅助电源输出上负载的增大而降低。
建议最大负载为主电源正输出的5%或更小。
耦合电感的SEPIC辅助电源输出：该方案在接地系统上并不通用，耦合电感SEPIC拓扑仅提供以地为参考的稳压
输出-V OUT。
稳压效果优于反激式方案，且电感电流波形失真小。
辅助电源输出电流可达到主电源输出的20%，耦
合电感还有助于减小辅助电源输出的纹波。
主电源正输出必须始终保持在有效状态，且主降压转换电感上必须有连续电流。
辅助电源输出要求额外的峰值电流，这点在考虑主电源输出的最小负载和辅助电源输出的最大负载时要特别注意。
实用文档专业设计提高办公、学习效率11。