开关电源原理分析和IC选型
电源原理图的每个元器件的选型

电源原理图的每个元器件的选型电源原理图的每个元器件的选型FS1:由变压器计算得到Iin值,以此Iin值(0.42A)可知使用公司共享料2A/250V,设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值。
TR1(热敏电阻):电源启动的瞬间,由于C1(一次侧滤波电容)短路,导致Iin电流很大,虽然时间很短暂,但亦可能对Power产生伤害,所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻,以限制开机瞬间Iin在Spec之内(115V/30A,230V/60A),但因热敏电阻亦会消耗功率,所以不可放太大的阻值(否则会影响效率),一般使用5Ω-10Ω热敏,若C1电容使用较大的值,则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power上)。
VDR1(突波吸收器):当雷极发生时,可能会损坏零件,进而影响Power的正常动作,所以必须在靠AC输入端(Fuse之后),加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K),但若有价格上的考虑,可先忽略不装。
CY1,CY2(Y-Cap):Y-Cap一般可分为Y1及Y2电容,若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap ,AC Input若为2Pin(只有L,N)一般使用Y1-Cap,Y1与Y2的差异,除了价格外(Y1较昂贵),绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘,绝缘耐压约为Y2的两倍,且在电容的本体上会有“回”符号或注明Y1),此电路蛭蠪G所以使用Y2-Cap,Y-Cap会影响EMI特性,一般而言越大越好,但须考虑漏电及价格问题,漏电(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max)。
CX1(X-Cap)、RX1:X-Cap为防制EMI零件,EMI可分为Conduction及Radiation 两部分,Conduction规范一般可分为: FCC Part 15J Class B 、CISPR22(EN55022) Class B 两种,FCC测试频率在450K~30MHz,CISPR 22测试频率在150K~30MHz,Conduction可在厂内以频谱分析仪验证,Radiation 则必须到实验室验证,X-Cap 一般对低频段(150K ~ 数M 之间)的EMI防制有效,一般而言X-Cap愈大,EMI防制效果愈好(但价格愈高),若X-Cap在0.22uf以上(包含0.22uf),安规规定必须要有泄放电阻(RX1,一般为1.2MΩ 1/4W)。
电源设计之 DC/DC 工作原理及芯片详解-设计应用

电源设计之DC/DC 工作原理及芯片详解-设计应用DC/DC电源指直流转换为直流的电源,从这个定义上看,LDO(低压差线性稳压器)芯片也应该属于DC/DC电源,但一般只将直流变换到直流,且这种转换是通过开关方式实现的电源称为DC/DC电源。
一、工作原理要理解DC/DC的工作原理,首先得了解一个定律和开关电源的三种基本拓扑(不要以为开关电源的基本拓扑很难,你继续往下看)。
1、电感电压伏秒平衡定律一个功率变换器,当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态,在开关电源中,被称为稳态。
稳态下,功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律:对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器,有源开关导通时加在滤波电感上的正向伏秒一定等于有源开关截止时加在该电感上的反向伏秒。
是不是觉得有点难理解,接着往下看其公式推导过程。
伏秒平衡方程推算过程:电感的基本方程为:V(t)=L*dI(t)/dt,即电感两端的电压等于电感感值乘以通过电感的电流随时间的变化率。
根据上述方程,可得dI(t)=1/L∫V(t)dt,对于稳态的一个功率变换器,其应保证在一个周期内电感中的能量充放相等,反映在V-t图中即表示在一个周期内其面积之和为0,所以得出电感电压伏秒平衡定律。
此处可参考:DC/DC电源详解第8页(如果此处还无法理解,可先阅读下面开关电源三种基本拓扑的工作原理)。
扩展资料:1、当一个电感突然加上一个电压时,其中的电流逐渐增加,并且电感量越大,其电流增加越慢;2、当一个电感上的电流突然中断,会在电感两端产生一个瞬间高压,并且电感量越大该电压越高;3、电容的基本方程为:I(t)=dV(t)/(C*dt),当一电流流经电容时,电容两端电压逐渐增加,并且电容量越大电压增加越慢;2、开关电源三种基本拓扑2.1、BUCK降压型图1 BUCK型基本拓扑简化工作原理图图2 电感V-t特性图BUCK降压型基本拓扑原理如图1所示,其电感L1的V-t特性图如图2。
【很完整】牛人教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型

【很完整】⽜⼈教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型1 开关电源介绍此⽂档是作为张占松⾼级开关电源设计之后的强化培训,基于计划安排,由申⼯讲解了变压器设计之后,在此⽂章中简单带过变压器设计原理,重点讲解电路⼯作原理和设计过程中关键器件计算与选型。
开关电源的⼯作过程相当容易理解,其拥有三个明显特征:开关:电⼒电⼦器件⼯作在开关状态⽽不是线性状态⾼频:电⼒电⼦器件⼯作在⾼频⽽不是接近⼯频的低频直流:开关电源输出的是直流⽽不是交流也可以输出⾼频交流如电⼦变压器1.1 开关电源基本组成部分1.2 开关电源分类:开关电源按照拓扑分很多类型:buck boost 正激反激半桥全桥 LLC 等等,但是从本质上区分,开关电源只有两种⼯作⽅式:正激:是开关管开通时传输能量,反激:开关管关断时传输能量。
下⾯将以反激电源为例进⾏讲解。
1.3 反激开关电源简介反激⼜被称为隔离buck-boost 电路。
基本⼯作原理:开关管打开时变压器存储能量,开关管关断时释放存储的能量反激开关电源根据开关管数⽬可分为双端和单端反激。
根据反激变压器⼯作模式可分为CCM 和DCM 模式反激电源。
根据控制⽅式可分为PFM 和PWM 型反激电源。
根据驱动占空⽐的产⽣⽅式可分为电压型和电流型反激开关电源。
我们所要讲的反激电源精确定义为:电流型PWM 单端反激电源。
1.4 电流型PWM 单端反激电源此类反激电源优点:结构简单价格便宜,适⽤⼩功率电源。
此类反激电源缺点:功率较⼩,⼀般在150w 以下,纹波较⼤,电压负载调整率低,⼀般⼤于5%。
此类反激电源设计难点主要是变压器的设计,特别是宽输⼊电压,多路输出的变压器。
2 举例讲解设计过程为了更清楚了解设计中详细计算过程,我们将以220VAC-380VAC 输⼊,+5V±3%(5A),±15±5%(0.5A)三路共地输出反激电源为例讲解设计过程。
提出上⾯要求,选择思路如下:提出上⾯要求,选择思路如下:电源总输出功率P=5*5W+15*0.5*2=40W 功率较⼩,可以选择反激开关电源。
开关电源元器件选型

开关电源元器件选型A:反激式变换器:1.MOS管:Id=2Po/Vin; Vdss=1.5Vin(max)2.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=8Vout3.缺点:就是输出纹波较大,故不能做大功率(一般≦150W),所以输出电容的容量要大.4.优点:输入电压范围较宽(一般可做到全电压范围90Vac-264Vac),电路简单.5.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.B:正激式变换器:6.MOS管:Id=1.5Po/Vin; Vdss=2Vin(max)7.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=3Vout8.缺点:成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍比反激复杂.9.优点:纹丝小,功率可做到0~200W.10.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.C:推挽式变换器:11.MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=2Vin(max)12.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout13.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.不太合适离线式.14.优点: 功率可做到100W~1000W.DC-DC用此电路很好!15.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.D:半桥式变换器:16.MOS管: Id=1.5Po/Vin; Vdss=Vin(max)17.整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout18.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.19.优点: 功率可做到100W~500W.20.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.E:全桥式变换器:21.MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=Vin(max)22.整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout23.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.24.优点: 功率可做到400W~2000W以上.25.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.拟定:胡成才2005-1-13。
开关电源芯片

开关电源芯片一、简介开关电源芯片是一种用于电源管理的集成电路。
它能够将输入电源转换成稳定的、可调的输出电压,以满足各种电子设备对电力的需求。
开关电源芯片具有高效率、小体积、可靠性高等优点,因此在各种电子设备中得到广泛应用。
二、工作原理开关电源芯片的工作原理基于电源开关闭合的周期性交替。
其工作过程可以分为四个阶段:充电、放电、开关开启、开关关闭。
1.充电阶段:在这个阶段,输入电源电压通过开关电源芯片的电源输入端加电,同时电源电容储存电荷,为后续的工作提供能量。
2.放电阶段:在此阶段,电源输入的能量通过电源电容向输出负载器件传递。
3.开关开启阶段:开关电源芯片的开关打开,导致电源电容向输出端供电。
此时,输入电压被存储在输出电容中,以供后续使用。
4.开关关闭阶段:开关电源芯片的开关关闭,断开与输入电源的连接,此时输出电容向电路负载释放能量。
三、特点和优势1.高效率:开关电源芯片利用功率开关器件的高效特性,能够在转换过程中尽量减少能量损耗,因此具有较高的转换效率。
2.小体积:开关电源芯片能够集成多种功能电路,有效地减少了电路板上的元器件数量,使整个电源系统更加紧凑。
3.可调性:开关电源芯片内部集成了一些可调电路,能够根据用户需求灵活调整输出电压和电流。
4.稳定性高:开关电源芯片内部采用了精密的控制电路,能够实时监测输入电压和输出电压,及时调整输出来保证稳定的供电。
5.可靠性高:开关电源芯片具有过温、过流、过压等多种保护功能,能够保护电源系统不受外界因素的影响。
四、应用领域开关电源芯片广泛应用于各种电子设备中,包括但不限于以下领域:1.通信设备:如移动电话、网络设备、无线电通信设备等。
2.消费电子产品:如电视机、摄像机、音频设备等。
3.工业自动化设备:如机器人、工作站、数控设备等。
4.汽车电子产品:如车载音响、导航系统、空调控制器等。
5.LED照明:开关电源芯片能够提供LED所需的恒定电压和电流,实现节能、环保的照明效果。
开关电源芯片原理详解

开关电源芯片原理详解
6. 调节电路:开关电源芯片通常还包括一个调节电路,用于保持输出电压的稳定性。调节 电路通过反馈机制,监测输出电压,并根据需要调整开关管的导通时间,以保持输出电压的 稳定。力转换和电源管理的集成电路。它通过控制开关管的导通和截 止,实现对输入电源的高效转换和稳定输出。以下是开关电源芯片的原理详解:
1. 输入电源:开关电源芯片的输入端接收来自电源或电池的直流电源。输入电源的电压通 常在一定范围内变化,开关电源芯片需要能够适应不同的输入电压。
7. 保护功能:开关电源芯片通常还具有一些保护功能,以确保电源和负载的安全。这些保 护功能可以包括过载保护、过温保护、短路保护等,以防止芯片和电源系统的损坏。
开关电源芯片的原理是通过控制开关管的导通和截止,实现对输入电源的高效转换和稳定 输出。它具有高效、稳定和可靠的特点,广泛应用于各种电子设备和系统中,如电脑、手机 、电视等。
2. 整流:开关电源芯片的第一步是将输入电源的交流电转换为直流电。这通常通过整流电 路实现,包括桥式整流器或其他整流电路。
开关电源芯片原理详解
3. 滤波:在整流后,使用滤波电路去除直流电中的纹波和噪声。滤波电路通常由电容器和 电感器组成,它们能够平滑输出电压,并减少纹波和噪声。
4. 开关控制:开关电源芯片的核心部分是开关管。通过控制开关管的导通和截止,可以实 现电源的高效转换和稳定输出。开关管通常是MOSFET或BJT等器件。
电子电路中的电源管理芯片选型指南

电子电路中的电源管理芯片选型指南一、引言电源管理芯片作为电子设备中的重要组成部分,负责管理和调控电源供应,是保证电路正常工作的关键之一。
然而,在众多电源管理芯片中选择适合的芯片往往是一项具有挑战性的任务。
本文将以此为出发点,为大家提供一份电子电路中的电源管理芯片选型指南,帮助读者合理选择电源管理芯片。
二、电源管理芯片的基本原理1. 电源管理芯片的功能电源管理芯片主要负责以下功能:(1) 电源开关控制:用于控制电源的开关状态,实现电源的开关机;(2) 电压调节:通过电容滤波、稳压、升压或降压等措施,将输入电压转换为稳定的输出电压;(3) 电流保护:提供对输出电流的监测和保护,以防止电路过载;(4) 温度管理:负责监测芯片和其他元件的温度,防止过热导致系统崩溃;(5) 其他附加功能:如电池充电管理、电源序列控制等。
2. 电源管理芯片的选型要求在选型电源管理芯片时,应综合考虑以下要求:(1) 输入电压范围:根据实际应用需求,选择满足输入电压范围的芯片;(2) 输出电压和电流:根据具体设备的需求,确定合适的输出电压和电流;(3) 效率和稳定性:了解芯片的转换效率和稳定性,选择高效且稳定的芯片;(4) 保护功能:考虑芯片的过流、过温、过载保护等功能,确保电路的安全性;(5) 封装和尺寸:根据实际应用场景和板载空间限制,选择适合的封装和尺寸;(6) 成本和可靠性:综合考虑芯片的成本和可靠性,取得最优的性价比。
三、电源管理芯片的分类和特点1. 线性稳压芯片线性稳压芯片通过电阻调整电压,具有简单、稳定的特点。
然而,由于其效率低且发热量大,适用于输出电流较小的应用场景。
2. DC-DC转换芯片DC-DC转换芯片是将输入电压转换为输出电压的关键器件。
根据转换方式的不同,可分为降压型、升压型和升降压型等。
DC-DC转换芯片具有高效率、稳定性好的特点,适用于输出电流较大的应用场景。
3. 电池管理芯片电池管理芯片用于监控和管理电池充电和放电过程,保证电池的安全和寿命。
开关电源原理与分析

开关电源原理与分析开关电源是一种将电能进行转换的电源设备。
它通过快速开关器件的控制,将输入电源信号转换为高频脉冲信号,然后经过滤波和稳压电路的处理,输出稳定的直流电压。
开关电源具有体积小、效率高、可靠性强等优点,已广泛应用于各个领域。
一、开关电源工作原理开关电源的主要工作原理是利用开关器件(如晶体管、MOSFET等)的导通和截断特性,在开关状态之间进行快速切换,将输入电源信号转换为高频脉冲信号。
开关电源的核心是开关转换器,包括输入滤波电路、开关管、变压器、输出整流滤波电路等组成。
1. 输入滤波电路输入滤波电路的作用是将输入电源中的高频噪声滤除,保证后续电路的稳定工作。
一般采用电容滤波和电感滤波的方式,将高频噪声滤除。
2. 开关管开关管是开关电源的核心元件之一,负责开关电源的开关操作。
常用的开关管有晶体管、MOSFET等。
开关管在导通和截断状态之间快速切换,将输入电源信号转换为高频脉冲信号。
3. 变压器变压器是开关电源的重要组成部分,用于将高频脉冲信号进行变压变换。
通过变压器的差分传递,从而实现输入输出电压的转换。
变压器通常采用高频变压器,具有体积小、效率高等特点。
4. 输出整流滤波电路输出整流滤波电路负责将高频脉冲信号转换为稳定的直流电压。
一般采用二极管整流和电容滤波的方式,将脉冲波形变为平滑的直流电压。
通过稳压电路对输出电压进行调整,以保证输出的稳定性。
二、开关电源的优点与应用开关电源相比传统的线性电源,具有以下优点:1. 效率高:开关电源的转换效率通常在80%以上,比线性电源高很多,能够更好地节约能源。
2. 体积小:开关电源采用高频脉冲转换,减小了变压器和滤波电容的体积,因此体积小巧,适合应用于有空间限制的场合。
3. 可靠性强:采用开关器件进行转换,工作频率高,寿命长,可靠性较高。
开关电源广泛应用于各个领域,包括但不限于:1. 通信领域:用于通信基站、无线电台等设备的电源供应,具有高效率和稳定性的特点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
目录概述 (2)线性电源 (2)LDO电路的原理 (2)举例 (3)LDO的选择注意事项 (4)输入、输出以及降低电压 (4)负载电流要求 (4)封装与功耗 (5)输出电容器 (5)负载调整率 (5)开关电源 (5)晶体管开关电路的设计 (5)开关电路分析 (5)应用举例 (6)功率晶体管开关电源的设计 (7)MOS管开关电源的设计 (9)电源的比较 (10)LDO应用于开关电源 (11)简化开关电源设计 (11)提高开关电源的负载调整率 (11)有效滤除开关电源电磁干扰,减小纹波输出 (12)为开关电源提供过流保护 (12)生产厂家 (12)概述目前直流电源电路使用的方法有两种,即串级型(线性电源)和开关型电路。
串级型电源是一种在输入和输出间串联地接入控制期间---晶体管等构成的电路。
这种方式的电源在输出电压的过程中在电源控制器件上也产生电压降,所以输出电压必然低入输入电压,电源的效率也比较低。
开关型电源是将晶体管开关电路或者FET开关电路与电感器或电容器组合构成的电源电路,与串级型相比其优点是效率非常高,而且在确保高效率时能自由地进行降压或升压。
线性电源LDO电路的原理LDO用于控制输出电压用的晶体管,在电源和负载之间是串联连接的。
我们直接从电路分析入手。
如下图1:5V图1这是一个简易的利用射极跟随器做出来的直流电源电路,将5.6V的齐纳二极管与射频跟随器相组合,输出电压为5.0V,从理论上来讲如挑选不同的齐纳二极管,就能得到任意的输出电压。
C1为了消除齐纳二极管的噪声,C2为了降低阻抗优点:简单,电流为数十毫安。
缺点:大电流时输出电压会下降。
应当说明的是,实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能,比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等,而且串联调整管也可以采用MOSFET。
射极跟随器的特点是输出阻抗低,输入阻抗高,无电压放大作用。
共射极放大器,共基极放大器的特点和作用不做展开。
改进上述电路的缺点:利用负反馈,如图2:这样,由于负载电流的变动而产生输出电压的变化,因负反馈而得到补正,从而能保持输出电压的稳定。
从而可以弥补上面电路的缺点。
C2是为了减少输出端与Q1之间的交流阻抗、稳定地加负反馈而使用。
这个值不要求很大,几微法就可以了,过大就是浪费。
即使没有它,电路也可以工作,但是为了保持稳定度和性能,还是必要的。
C3是为了减少在没有充分负反馈的高频范围内交流端的输出阻抗而使用的电容器。
Vnf为基准电压=(Vz+Vbe)。
可以调节R2,R3的值来调节输出电压。
如果需要大的电流可以在设计跟随器部分采用达林顿结构,增大β。
如图3。
Q1举例下面是用于GWM5020电路中的LDO,AME8805的模块图4:PSRR(电源抑制比)为60dB@100KHz负载电流:600ma。
LDO的选择注意事项输入、输出以及降低电压输入电压必须大于预期输出电压与特定压降之和,即VIN > VOUT + VDROPOUT。
如果 VIN 降低至必需的电压以下,则我们说 LDO 出现"压降",输出等于输入减去旁路元件 (pass element) 的 RDS(on) 乘以负载电流。
输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。
在保证输出电压稳定的前提下,该电压差越低,线性稳压器的性能越好。
比如,5.0V的低压差线性稳压器,只要输入5.5V,就能使输出电压稳定在5.0V。
需要注意压降时的性能变化。
驱动旁路晶体管的误差放大器完全打开或者出于"待发状态"(cocked),因此不产生任何环路增益。
这意味着线路与负载调节很差。
另外,PSRR 在压降时也会显著降低。
选用可提供预期输出电压的 LDO 作为节省外部电阻分压器成本与空间的固定选项,外部电阻分压器一般用于设置可调器件的输出电压。
利用可调 LDO 可以设置输出,以提供内部参考电压,其一般为 1.2V 左右,只需把输出连接到反馈引脚。
请与厂商确认是否具备该功能。
负载电流要求在使用LDO时,负载的最大要求电流最好为LDO的额定输出电流的80%以下。
额定电流为比如 150mA 的 LDO 可能会在短时间内提供高出很多的电流。
请查验最低输出电流限值规范,或者咨询有关厂商。
用电设备的功率不同,要求稳压器输出的最大电流也不相同。
通常,输出电流越大的稳压器成本越高。
为了降低成本,在多只稳压器组成的供电系统中,应根据各部分所需要的电流值选择适当的稳压器。
封装与功耗不要超过封装的最大功耗额定值。
功耗可以采用PDISSIPATION = (VIN-VOUT)½/(IOUT + IQ) 进行计算。
一般来说,封装尺寸越小,功耗越小。
但是QFN封装可以提供极佳的散热性能。
负载大的LDO应尽可能选择大封装,这样有利于LDO性能稳定。
输出电容器选择对电容器稳定性方面没有要求的LDO,可以降低尺寸与成本,另外还可以完全消除这些元件。
请注意,利用较低ESR的大电容器一般可以全面提高PSRR、噪声以及瞬态性能。
陶瓷电容器通常是首选,因为它们价格低而且故障模式是断路。
负载调整率负载调整率是众多电源设备一个非常重要的参数,它反映了电源抑制负载干扰的能力,负载调整率越低,输出负载对输出电压的影响越小,LDO的品质就越好。
开关电源开关型电源(开关、调整器)是将晶体管开关电路或者FET开关电路与电感器或电容器组合构成的电源电路,效率高、能自由地升压和降压。
晶体管开关电路的设计晶体管开关电路可以说是数字电路的基础。
74LS、74ALS等著名的TTL IC的内部就是晶体管开关电路。
但是IC的开关并不适合于直接处理大功率。
开关电路分析如图5,从放大电路到开关电路。
晶体管开关电路条件:晶体管增益很大,工作在饱和区域。
R1为基极的限流电阻,R2为输入端开路时确保晶体管处于截止状态的电阻。
过大的话容易受噪声的干扰。
过小的话就不利于节流。
用途:用于开关电路可以作为逻辑电平变换。
缺点:开关速度慢—us量级。
开关时间滞后。
原因:1,基区内积累有电子,由于电荷存储效应,基极电流不能突变。
2,基极限流电阻R1,也阻止基极的电流突变。
解决:1,使用加速电容C1,旁路R1。
可以提高开关速度,加快输出波形的上升速度。
电容值要根据晶体管以及基极电流、集电极电流值的具体情况而定。
2,利用肖特基二极管D1的开关速度快,正向电压降小的特点。
可以提高导通状态到截止状态的速度。
(其中有密勒效应的影响,还是会造成信号的滞后。
这个问题通过渥尔曼电路可以解决)3,减少R1的值。
4, 使用射极跟随器电路:高速,元件少。
应用举例光耦合器的传输电路,实现LED侧的电路和晶体管部分的电学分离。
就可以实现信号交换和地的分离等场合。
如下图6:表征光耦合器的重要特性是电流的转移比。
功率晶体管开关电源的设计如图7,开关电源的原理控制开关SW有通过输出电压改变SW的接通/断开时间的控制方式(改变开关信号的占孔比),还有接通/断开开关本身的方式(以固定的占空比停止或开始开关)。
开关电源电路一般由基准电压、振荡器、误差放大器、比较器、触发器、输出控制电路、输出晶体管、空载时间电路、限流和热关断保护电路,以及各种逻辑功能构成。
下图7是LM2576的方框图:降压型开关电源是把输入的直流信号转换成方波,再经这个方波经低通滤波器平滑,又可以得到直流信号的电路。
上图中续流二极管的作用就是为了续流。
低通滤波器部分的设计,LC滤波器的电感值因开关频率及输出电流等因素影响,其最佳值不同。
开关频率愈低,输出电流愈小,愈要使用大电感。
在设计低通滤波器时要遵循一个原则,设定的低通滤波器的截止频率fc应该比开关频率低很多。
下图8是GWM5020电路使用LM2576构成的的DC-DC电路。
R6205K开关频率愈低,电流愈小,电感值要愈大。
fc=1/(2*3.14(L611*(C614+C615))½)=3.7KHz,这个值比lm2576的开关频率52KHz小一个数量级,可以使用。
C616的作用前面已经讲过了。
C613作为续能和滤波的作用,如果能并联一个比较小的电容就更好,可以在比较宽的频率范围内滤波。
在layout时,应让这两颗电容靠近IC的电源脚。
MOS管开关电源的设计下图9是 XC6367的框图,常用于升压电路。
下图10是XC6367构成的4.5V—5V的电路图U508与Q509构成一个300KHz的PWM开关,外围的元件作用前面都讲过了,此处就不介绍。
通过上面XC6367的框图可以看出,PWM波形通过误差比较放大器和驱动电路直接从IC的第五脚输出,如何保证PWM波形的可靠性呢,应该经过驱动电路来保证。
驱动电路的原理如下图11:功能不介绍了,大家一看就明白。
不过其中场效应晶体管的选择有点讲究。
以下是场效应管的分类,从教科书里搬来的,相信大家还记得。
电源的比较优点缺点LDO 瞬态特性好;纹波小,无EMI问题;电路简单,外围元件最少,成本低。
占用PCB的空间小效率低;热功耗大开关电源低负载时使用PFM电源,高负载时使用PWM电源效率高;输出功率大,输出电压高PFM电源 EMI 特性随负载而显著变化;整个负载范围内,都出现高纹波电压PWM电源低负载时效率低;电路设计最复杂LDO应用于开关电源升压式DC/DC变换器的效率高但纹波及噪声电压较大,低压差线性稳压器效率低但噪声最小,这两者结合组成的双输出电源IC可较好地解决效率及噪声的问题。
例如,数字电路部分采用升压式DC/DC变换器电源而对噪声敏感的电路采用LDO电源。
这种电源IC有MAX710/711,MAX1705/1706等。
下图为示意图12,前面一级为开关电源,第二级为LDO。
简化开关电源设计开关电源多路输出一般通过增加高频变压器反馈端来实现,这使得开关电源在设计过程中增加了设计者的工作量。
应用LDO作为开关电源的输出终端,可以极大地简化开关电源的设计,缩短开发周期。
提高开关电源的负载调整率LDO是来稳定电源电压的专用芯片,目前有很多公司设计的LDO的负载调整率非常小。
应用LDO可以大幅度地降低开关电源负载调整率。
有效滤除开关电源电磁干扰,减小纹波输出开关电源的突出缺点是产生较强的EMI。
EMI信号既具有很宽的频率范围,又有一定的幅度,经传导和辐射会污染电磁环境,对通信设备和电子产品造成干扰。
如果处理不当,开关电源本身就会变成一个干扰源。
LDO有较高的电源抑制比,且LDO是低噪声器件,因此应用LDO可以有效地滤除开关电源EMI,减小纹波输出。
为开关电源提供过流保护尽管许多PWM控制芯片本身具有过流保护功能,但LDO的过流保护功能可以提升开关电源的安全系数。
生产厂家生产LDO的公司很多,常见的有:ALPHA, Linear(LT), Micrel,National semiconductor,TI等。