2MHz、DC 准确的同步降压型 DC-DC 控制器
同步整流降压型DC-DC过零检测电路的设计
ｔ ｒ ｅ ｔｙ．Ａｃ ｏ ｄｉ ｇ ｔ ｈｉ ｒ ｌ ｍ ｏ ｅ ｅ ｏ ｄｅ ｅ ｔｃｒ ｕ ｔｉ ｅ ｉ ｎｅ ｅ ｇｒ ａ ｌ ｎ ｃ ｒ ｎ ｏ ｔ ｓｐ ｏｂ ｅ ａ ｎ ｖ ｌｚ ｒ — ｔ ｃ ｉｃ ｉ ｓ ｄ ｓｇ ｄ．Ｂｙ ｕｓｎ ｍ ｂ ｌ ｎｃ ｉｇ ｉ ａａ ｅ ｒ ｓｓ ａ ｃ ｏ ｏｆｓ ｔ ｈ ｙ ｃ ｏ ｚ ｔｏ ｒ ｎ ｉｔ ｓ ｕ ｎｉ ｇ ｏ ｆ ｄ ｌ ｙ ｔ ｃｒ ｕ ｔ ｃ ｎ ｒ ａ ｉｅ ｆ ｓ ｅ ｉ ｔ ｎ ｅ ｔ ｆ ｅ ｔ ｅ ｓ ｎ ｈｒ ｎｉａ ｉ ｎ ｔ ａ ｓｓ ｏｒ ｔ ｒ ｎ ｆ ｅ ａ ｈｅ ｉｃ ｉ ａ ｅ ｌ ａ ｔ ｚ
国 Ｈｙ ｉ 司 的 ０ ５， Ｃ ｎｘ公 ． ｕ ｍ ＭＯＳ工 艺 线 投 片 ， 试 结 果证 明过 零 检测 电路 效 果 良好 。 测
关 键 词 ： 步 ； 流 一 流 转 换器 ； 压 型 ； 零 检 测 同 直 直 降 过
中 图 分 类 号 ： Ｎ４ ３ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编号 ： ０ ０ ３ １ （ ０ ０ ０ — ２ ６０ １ ０ — ８ ９ ２ １ ） ２０ ７ — ５
王 子 科 技 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 安 ， １ ０ １ （ 西 安 电 子科 技 大 学 Ｃ 西 ７ ０ ７ ）。 ＡＤ所 ， 安 ， １ ０ １ 西 ７ ０７ ）
２０ —２０ ０ ８ １ — ５收 稿 ， ０ ９ ０ — ４收 改 稿 ２０ —３２
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dcdc同步整流降压电路 频率
dcdc同步整流降压电路频率DC/DC同步整流降压电路是一种非常常见的电路配置，被广泛应用于电源管理领域。
它具有高效率、低功耗、稳定性好等优点。
本文将介绍这种电路的工作原理、主要特点、频率选择以及一些相关参考内容。
首先，我们来了解一下DC/DC同步整流降压电路的工作原理。
该电路由两个关键部分组成：一个降压开关电路和一个同步整流电路。
降压开关电路将输入电压转换为高频正弦波，然后经过同步整流电路进行滤波，并输出稳定的降压电压。
其中，开关电路可使用MOSFET、BJT等器件，而同步整流电路通常由二极管和低压降压MOSFET组成。
DC/DC同步整流降压电路的主要特点如下：1. 高效率：同步整流电路可以减小开关损耗，使得整个电路的效率得到提升，通常可达到90%以上。
2. 低功耗：由于采用高频开关，导致开关过程非常快速，因此整个电路的功耗较低。
3. 稳定性好：采用负载反馈控制技术，可以实现输出电压的稳定控制，保证电路的稳定工作状态。
4. 小体积：相对于传统的线性降压电路，DC/DC同步整流降压电路体积更小，适用于一些有空间限制的应用场景。
频率选择对DC/DC同步整流降压电路的性能有着重要影响。
通常情况下，常见的频率选择范围是几十kHz到几百kHz。
较高的开关频率可以降低电感和电容元件的尺寸，从而减小整个电路的体积。
然而，较高的开关频率也会增加开关损耗，影响电路的效率。
因此，在选择频率时需要综合考虑电路效率和体积的平衡。
关于DC/DC同步整流降压电路的相关参考内容，下面列举了一些经典的技术资料和论文：1. 《Switching Power Supply Design》（作者：Abraham I. Pressman 等）：这本经典的参考书介绍了开关电源设计的基本原理和实际应用。
2. 《High-Frequency Switching Power Supplies》（作者：George C. Hua 等）：这本书对高频开关电源的设计和调试进行了深入的介绍，适合于有一定基础的读者。
一种双向DC-DC变换器的设计与实现
一种双向DC-DC变换器的设计与实现马晓慧【摘要】本设计采用芯片BQ24610控制DC-DC降压及充电控制模块,芯片TPS55340控制升压模块,升压和降压模块共同构成了双向变换器.降压及充电控制模块构成效率达到95.5％,本设计产品可以在22 V～ 30 V输入电压下为18650锂电池组提供1A～2A充电电流.并且在输入电压波动时能稳定输出充电电流,其电流变化率仅为1.08％,通过采用BQ24610电源管理芯片,能耗控制效果十分明显,转换效率高达90％以上.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】3页(P49-51)【关键词】双向DC/DC变换器;充电控制模块;升压模块;降压模块【作者】马晓慧【作者单位】山西大学商务学院,山西太原030006【正文语种】中文【中图分类】TM46本文采用固定设定芯片设计并实现双向DC-DC变换器[1-3]，能够控制输出电压，实现电池的充放电功能。
使用芯片BQ24610控制DC-DC降压及充电控制模块，芯片TPS55340控制升压模块。
升压和降压模块共同构成了双向变换器，其中降压模块给电池充电时是一个方向，电池通过升压后给负载供电是另一个方向，构成DC-DC双向变换器。
1.1 DC-DC降压及充电控制模块的分析1.1.1 BQ24610芯片介绍BQ24610是TI公司产品，是一种充电管理芯片，较传统控制器，散热少、效率高，可对5 V～28 V之间的锂电池进行充电管理，具有以下特点：1) 可高适配器功率：在充电过程中可持续为系统供电。
2) 可使设计更加灵活：集成型独立解决方案可使设计者对产品更加灵活的设计，简化整体解决方案，使其更加广泛的应用于便携式设备。
3) 利于延长电池寿命：充电电流和充电电压的准确度非常接近，趋近百分之百，利于延长电池的使用寿命[4]。
1.1.2 DC-DC降压原理分析该降压电路采用电闸不停充放电，控制电感来控制电源平衡。
SMPS选择和测试要领的分析
SMPS选择和测试要领的分析在现代电子产品中，开关电源（SMPS）被普遍选择用为来提供各种不同的直流电源，因它对于提高DC-DC电源转换系统的效率和可靠性是必不可少。
然而在这设计和应用过程中对于了解与掌握高效率SMPS的选择和测试要领很为重要，为此本文将对SMPS的选择和测试要领作分析说明。
1、选择SMPS基本要领1.1从开关电源(SMPS)系统基本特征说起大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源系统，它因为能够有效地应对变化负载而众所周知。
典型SMPS的电能“信号通路”包括无源器件、有源器件和磁性元件。
SMPS尽可能少地使用损耗性元器件(如电阻和线性晶体管)，而主要使用(理想情况下)无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。
SMPS设备还有一个控制部分，其中包括脉宽调节器、脉频调节器以及反馈环路等组成部分。
控制部分可能有自己的电源。
图1是简化的SMPS示意图，图中显示了电能转换部分，包括有源器件、无源器件以及磁性元件。
绝大部分的电气直流负载由标准电源供电。
但是，标准电源的电压可能不符合微处理器、电机、LED或其他负载的电压要求，尤其当标准电源本身的输出电压并不稳定时。
电池供电设备就是一个最好的例子：标准的Li+电池或NiMH电池组的典型电压对于大多数应用而言，不是过高就是过低，或者随着放电过程电压下降的过多。
1.2选择要领拓扑结构很多有通用性幸运的是，SMPS的通用性帮我们解决了这一难题，它将标准电源电压转换成合适的、符合规定的电源电压。
SMPS拓扑结构有很多，但可以划分为几种基本的类型，不同类型的转换器可以对输入电压实现升压、降压、反转以及升／降压变换。
与线性稳压器只能对输入电压进行降压不同的是，可以选择不同拓扑的SMPS来满足任何输出电压的需求，这也正是SMPS极具吸引力的原因。
如上所述，根据电路拓扑的不同，SMPS可以将(DC-DC)直流输入电压转换成不同的直流输出电压。
实际应用中存在多种拓扑结构，比较常见有三种非隔离式DC-DC拓扑结构，按照功能划分为：降压(buck 图2a所示)、升压(boost图2b所示)、升／降压(buck-boost或反转图2c所示)。
同步整流降压型DC_DC过零检测电路的设计
1. 3 CCM 和 DCM 状态下的电感电流 在 Buck 型 DCDC 转换器中 , 由于其负载电流
1 电流倒灌的形成
1. 1 过零检测电路设计的必要性 在 BU CK 型 DC-DC 转换器中, 有异步和同步两 种。 对于异步 Buck 型 DC-DC 转换器 , 由于采用二极 管整流 , 因此当其工作在DCM 模式下不会出现电感 电流倒灌的现象 ; 但在低电压大电流输出的情况 下 , 整流二极管的导通压降较高 , 输出整流管的损耗 尤为突出 , 即使采用低压降的肖特基二极管也会产 生 0. 6 V 的压降, 导致整流损耗增大, 电源转换效率 降低。 采用同步整流技术可以改善这一问题 , 但当同 步整流 Buck 型 DCDC 工作在 DCM 模式下[ 2] , 会出 现电感电流的倒灌 , 同样会降低电源转换效率, 而且 当其处于超过放状态下 , 还会使整个系统在很大程 度上受损。 这使得过零检测电路 的设计尤为重要。 针对这一问题 , 设计一款电路性能优良, 而且结构简 单、 功耗低、 占用芯片面积小的电感电流过零检测电 路是非常必要的。 1. 2 同步 BUCK 型 DC-DC 的工作原理 图 1 是同步整流 Buck 型 DC -DC 转换器的拓扑 结构, 其中 M 1 为主开关管 , M 2 为同步开关管, L 为 换能电感, C 0 为输出电容, R 0 为负载电阻[ 4] 。 主开关 管 M 1 在每个周期开始时接通 , 电感电流通过 M 1 而 上升, 输入端 V I N的电能转换为磁能储存在电感磁场 中 , 到达一定占空比时 M 1 关断 , 电感电流通过同步 管 M 2 进行续流而逐渐下降 , 磁能转换为电能释放 到输出端V
[ 7]
图 2 CCM 与 DCM 的电感电流波 形 : ( a) CCM 电流波 形 ; ( b ) DCM 电流波形 Fig . 2 Induct or cur rent wav efor m fo r CCM a nd DCM : ( a ) Cur r ent w avefo rm o f CCM ; ( b ) Curr ent w avefo r m of DCM
同步降压式 DC-DC 转换器能够最大限度地提高降压 转换效率的原因及其使用
同步降压式DC/DC转换器能够最大限度地提高降压转换效率的原因及其使用在包括汽车、工业自动化、电信、计算机、白色家电和消费电子在内的各种系统中，将高母线电压降至较低电压，从而为IC和其他负载供电的需求越来越大。
设计者面临的挑战是，如何以最高的效率、最小的热负荷、低成本以及尽可能小的解决方案尺寸来实现这种降压转换。
传统的异步降压转换器提供了一种潜在的低成本解决方案，但其转换效率较低，不能满足许多电子系统的需求。
设计者可以利用同步DC/DC转换器和同步DC/DC控制器来开发紧凑型高效率解决方案。
本文简要介绍了电子系统对高效DC/DC转换的性能要求，并回顾了异步和同步DC/DC转换器的区别。
然后，介绍来自Diodes,Inc、STMicroelectronics和ON Semiconductor的几种同步DC/DC 转换器设计方案，以及评估板和设计指南。
这些方案有助于快速启动高效率解决方案的开发。
为什么需要同步DC/DC转换器？所有类型电子系统对效率要求的都越来越高，而且复杂性也在不断提高，这就促使电源系统架构和电源转换拓扑也在相应地向前发展。
随着越来越多的独立电压域能够支持日益增多的功能，分布式电源架构(DPA)在愈来愈多的电子系统中得到了应用。
DPA并没有采用多个隔离电源来驱动不同的负载，而是仅包含一个用于产生相对较高配电电圧的隔离式AC/DC电源，以及多个较小的降压转换器。
其中，降压转换器用于根据每个负载的要求，将配电电压将至较低的水平（图1）。
采用多路降压转换器的优势在于体积小、效率高、性能优。
选择异步还是同步降压转换器时，需要在成本和效率之间进行权衡。
如果需要成本最低的解决方案，其可以同时接受较低的效率和较高的热负载，则异步降压方案可能是首选。
另一方面，如果优先考虑效率并希望采用发热更少的运行方案，那么成本更高的同步降压转换器通常是更优的选择。
同步与异步降压转换器的比较典型的异步降压转换器应用如图2所示。
双同步降压稳压器
提高轻负载下的能效 。
ＡＤＩ
双 同步 降压稳压器
新 型Ｉ ＳＬ８ ２ 、Ｉ ０ ２ ＳＬ８ ３ ／ ０ ３ Ａ和
Ｉ ８３ ／ ＳＬ ０ ６ Ａ降压 稳 压 器 的 静 态 电 流 仅 有 ４ｕ ０ Ａ，输 入 电压 范 围２ ８ ．５～６ Ｖ，这 使 它 们 成 为 单 节 锂 离 子 电 池 、三 节 镍 氢 电
６ ０ 碳化硅 肖特 基二极管 ５Ｖ
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与外 部 时 钟 同步 ，从而 消 除 转换 器之 器件 采 用 ｉｏ ｏ ｒ 成 式 隔 离ＤＣ ＤＣ ｓ Ｐ ｗｅ 集 ／ 间 的系 统 拍频 ，避 免产 生 音 频噪 声 。 转换器技术 ，且 隔离额定值为５ Ｖｒ 。 ｋ ｍｓ
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此 外 ，Ａ ＤＩ 司 还 推 出 了 公
要 。 这 款 新 型 Ｄ Ｃ ＤＣ 关 控 制 器 可 以 ＡＤＵ ２ ｘ 列双 通 道 数 字 隔 离 器 ，该 ／ 开 Ｍ６ ０ 系
标 准ＤＣＲ为 ９ ５ ９ ５ （ ，最 大 ＤＣＲ ． ～２ ．ｍ 为 １ ． ～３ ．ｍ （。 该 电感 可 处 理 高 瞬 １４ ３０ 态 电流 峰 值 而 不 会 硬 饱 和 。新 器件 符 合 ＲＯ Ｓ 范 、 １０ 铅 的 屏 蔽 复 合 结 构 Ｈ 规 ０ ％无 可 降 低 蜂 鸣 噪 声 的 水 平 ，工 作 温 度 范 围
电话 ：８ ０ １ １ ４ ０ ８ ０ ７ ２ 坼） ／ ： ｗｗｗ．ｎ ｌｇ ｃ ｍ ／ ａ ａｏ ． ｏ
一种基于同步整流技术的降压DCDC转换器设计
31.Toru Ogawa.Shingo Hatanaka.Kenji Taniguchi An On-Chip High-Efficiency DC-DC Converter with a Compact Timing Edge Control Circuit
27.Alou P.Cohos J.A Uceda.Rascon M Roascon M Influence of windings coupling in low-voltage DC/DC converters with single winding self-driven synchronous rectification 2000
4.期刊论文李国厚.冯启高.LI Guo-hou.Feng Qi-gao电荷泵DC-DC转换器及其应用-河南职技师院学报
2000,28(2)
介绍了电荷泵DC-DC转换器的一般结构、工作原理及性能特点。详细讨论了利用DC-DC转换器进行电源系统设计的方法并给出了应用实例。这类电源系统可广泛应用于对电源的体积及效率有较高要求的便携式仪器仪表和测控系统中。
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2MHz、DC 准确的同步降压型DC/DC 控制器
近日（2010 年11 月 3 日）–凌力尔特公司(Linear Technology Corporation) 推出高频控制接通时间的同步DC/DC 控制器LTC3833，该器件具有差分输出电压检测和时钟同步功能。
通过在瞬态事件时提高工作频
率，受控的接通时间、谷值电流模式架构强制了一个非常快的瞬态响应，从
而允许LTC3833 仅在少数几个周期内就能从大的负载阶跃中恢复。
其 4.5V 至38V 的输入电压范围涵盖种类繁多的应用，包括大多数中间总线电压应用。
强大的内置N 沟道MOSFET 栅极驱动器允许使用大功率外部MOSFET，以在输出电压范围为0.6V 至 5.5V 的应用中实现高达25A 的大负载电流，从而非常适合用于满足负载点应用的需求。
LTC3833 的差分放大器对正和负端提供真正远端输出电压取样，从而可不
受走线、通孔及互连IR 损耗(高达±500mV)的影响，实现准确度很高的
调节。
非常短的20ns 最短接通时间在高频工作时允许使用高降压比电源。
工作频率可在200kHz 至2MHz 范围内选择，或者可同步至一个外部时钟。
通过检测输出电感器(DCR) 两端的压降来监视输出电流，以实现最高
效率，或通过使用一个检测电阻器来监视输出电流。
其他特点包括一个内置
的偏压LDO、软启动或跟踪、可调电流限制、过压保护、折返电流限制以及
外部VCC 控制。
LTC3833 提供卓越的总差分调节准确度，而且规定补偿所有误差源，包括
电压、负载和差分检测。
LTC3833 的总差分输出电压准确度在25°C时为±0.25%，在0ºC至85ºC时为±0.67%，而在-40°C至125°C的整个工作结温范围内为±1%。
LTC3833 采用耐热增强型3mm x 4mm QFN-20 封装或。