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如何完美設計BUCK變換器,何為雙輸出SPEIC?

更新時間:2023-12-25 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:49次

關于BUCK話題,好多電源工程師工作中會遇見不同的問題。雖然找到問題的癥結,就能對癥下藥。下邊給你們分享幾篇不錯的文章,供你們學習~bhd物理好資源網(原物理ok網)

到底怎么完美設計BUCK變換器,何為雙輸出SPEIC變換器你又了解多少?bhd物理好資源網(原物理ok網)

變換器在諸多電子元件中實際應用還是比較頻繁的,因而深入了解變換器,對于每個工程師是很有必要的。在此和你們分享關于怎么完美設計BUCK變換器,又該從那個角度去理解雙輸出SPEIC變換器?感興趣的請看正文!bhd物理好資源網(原物理ok網)

一、buck變換器bhd物理好資源網(原物理ok網)

(一)buck變換器總電路原理bhd物理好資源網(原物理ok網)

這次設計主要是針對BUCK變換器的主電路進行設計,所選擇的全控型元件為P-。查閱相關資料,可以使用以納秒調制器芯片為主的控制電路來形成PWM控制訊號,進而來控制P-的通斷。之后通過設計以為主芯片的驅動電路對P-進行驅動,電路須要使用兩個輸出電流恒定為15V的電源來驅動兩個芯片工作。bhd物理好資源網(原物理ok網)

同時采用電流閉環,將輸出電流進行分壓處理后將其反饋給控制端,由輸出電流與擴頻訊號比較形成PWM訊號,達到負反饋穩定控制的目的,得到電路的原理框圖1所示。bhd物理好資源網(原物理ok網)

圖1總電路原理框圖bhd物理好資源網(原物理ok網)

(二)電路基本結構bhd物理好資源網(原物理ok網)

右圖2所示為BUCK型DC/DC變換器的基本結構,此電路主要由實線框內的全控性開關管T和續流晶閘管D以及輸出混頻電路LC構成。對開關管T進行周期性的通、斷控制,便能將直流電源的輸入電流Vs變換成為電流Vo輸出給負載……bhd物理好資源網(原物理ok網)

分享關于buck變換器的這些事兒,你了解多少?bhd物理好資源網(原物理ok網)

提到buck變換器,大多數工程師們還是很熟悉的。本文通過闡明buck變換器的工作原理、buck變換器的降糖原理、buck變換器的工作過程以及怎樣進行buck變換器設計四方面。以此機會,不清楚的工程師趕快充電下嘍!bhd物理好資源網(原物理ok網)

一、Buck變換器三種稱法bhd物理好資源網(原物理ok網)

1.降糖變換器:輸出電流大于輸入電流。bhd物理好資源網(原物理ok網)

2.串聯開關穩壓電源:單刀雙擲開關(晶體管)串聯于輸入與輸出之間。bhd物理好資源網(原物理ok網)

3.三端開關型降糖穩壓電源:bhd物理好資源網(原物理ok網)

1)輸入與輸出的一根線是公用的。bhd物理好資源網(原物理ok網)

2)輸出電流大于輸入電流。bhd物理好資源網(原物理ok網)

二、Buck變換器工作原理結布光bhd物理好資源網(原物理ok網)

圖1.Buck變換器的基本原理圖bhd物理好資源網(原物理ok網)

由上圖可知,Buck變換器主要包括:開關器件M1,晶閘管D1,電感L1,電容C1和反饋支路。而通常的反饋支路由四部份組成:取樣網路,偏差放大器(,E/A),占空比調制器(,PWM)和驅動電路。bhd物理好資源網(原物理ok網)

三、Buck變換器工作過程剖析bhd物理好資源網(原物理ok網)

圖2.Buck變換器的工作過程bhd物理好資源網(原物理ok網)

為了易于對Buck變換器基本工作原理的剖析,我們首先作以下幾點合理的假定:bhd物理好資源網(原物理ok網)

1)開關器件M1和晶閘管D1都是理想器件。它們可以快速的導通和關斷,且導通時壓降為零,關斷時漏電壓為零;bhd物理好資源網(原物理ok網)

2)電容和電感同樣是理想器件。電感工作在線性區而未飽和時,寄生內阻等于零。電容的等效串聯內阻(bhd物理好資源網(原物理ok網)

,ESR)和等效串聯電感(,ESL)等于零;bhd物理好資源網(原物理ok網)

3)輸出電流中的雜訊電流和輸出電流相比特別小,可以忽視不計。bhd物理好資源網(原物理ok網)

4)取樣網路R1和R2的阻抗很大,因而促使流經它們的電壓可以忽視不計。bhd物理好資源網(原物理ok網)

在以上假定的基礎上,下邊我們對Buck變換器的工作過程進行剖析……bhd物理好資源網(原物理ok網)

電路設計篇之Buck電源設計該怎么深入學習bhd物理好資源網(原物理ok網)

電路設計中,最常見的幾種電路分別為BUCK、BOOST、電路。本文我們還是探討一下關于BUCK電路設計的要點。bhd物理好資源網(原物理ok網)

1.BUCK電路公式估算bhd物理好資源網(原物理ok網)

buck,boost,的最基本剖析原理都采用伏秒平衡原理:電感在導通和關斷時,其電壓的變化量相等,即Von*Ton=Voff*Toff=L*ΔI。右圖我們常用的降糖型DCDCbuck拓撲。bhd物理好資源網(原物理ok網)

在不考慮帶有寄生參數的RLGC模型的情況下,通常我們的估算步驟如:bhd物理好資源網(原物理ok網)

1)Von*Ton=Voff*Toff–>Vo=D*Vin(基頻D在輸出電流設置時已決定)bhd物理好資源網(原物理ok網)

2)輸出電感L1估算:Von*D/f=L1*ΔI(ΔI為所容許的電感諧波電壓)bhd物理好資源網(原物理ok網)

3)輸出電容Co估算:ΔU=ΔQ/C=CI*T/8C(ΔU為所容許的輸出雜訊電流)bhd物理好資源網(原物理ok網)

2.支路穩定性bhd物理好資源網(原物理ok網)

里面是開環剖析的拓撲,而我們DCDC實際的拓撲是閉環,所以要剖析支路穩定性。上面LDO電源也提及,假如沒有芯片的內部參數或則有增益相位剖析儀。非原廠的硬件設計人員是很難保證支路穩定性的。幸似乎TI這些國際大廠會在指南上給出估算公式,不須要自己去剖析支路,你們直接使用TI給出的估算公式就可以了,自己去估算反倒會出問題。bhd物理好資源網(原物理ok網)

3.貼片電感參數bhd物理好資源網(原物理ok網)

電感在應用分類有好多,例如大功率電感,串擾電感,變壓器,高頻變壓器,磁珠等。我們在手機,平板筆記本的DCDC電源設計中最常用到的電感就是“貼片功率電感”,那你們怎么保證選擇的“貼片功率電感”是可靠的……bhd物理好資源網(原物理ok網)

干貨|BUCK/BOOST電路原理(建議收藏)bhd物理好資源網(原物理ok網)

追隨小編的步伐,我們瞧瞧這個常用的BUCK以及BOOST電路工作原理究竟是怎樣樣的?bhd物理好資源網(原物理ok網)

升壓和降糖電路,是指電力電子設計當中常說的BUCK/BOOST電路。這兩種電路常常一起出現在電路設計當中,BUCK電路指輸出大于電流的單管不隔離直流變換,BOOST指輸出電流低于輸入電流的單管不隔離直流變換。作為最常見也比較基礎的兩種電路,本篇文章主要對BUCK/BOOST電路原理進行講解。bhd物理好資源網(原物理ok網)

首先讓我們從BUCK變換器的概念開始講起,BUCK變換器稱作降糖式變換器,是一種輸出電流大于輸進電流的單管不隔離直流變換器。bhd物理好資源網(原物理ok網)

圖中,Q為開關管,其驅動電流通常為PWM(Pulsewidth占空比調制)訊號,訊號周期為Ts,則訊號頻度為f=1/Ts,導通時間為Ton,關斷時間為Toff,則周期Ts=Ton+Toff,信噪比Dy=Ton/Ts。bhd物理好資源網(原物理ok網)

開關管Q也為PWM控制方法,但最大轉矩Dy必須限制,不答應在Dy=1的狀態下工作。電感Lf在輸進側,稱為升壓電感。BOOST變換器也有CCM和DCM兩種工作方法。bhd物理好資源網(原物理ok網)

BUCK/BOOST變換器:俗稱升降壓式變換器,是一種輸出電流既可高于也可低于輸進電流的單管不隔離直流變換器,但其輸出電流的極性與輸進電流相反。BUCK/BOOST變換器可看做是BUCK變換器和BOOST變換器串聯而成,合并了開關管。bhd物理好資源網(原物理ok網)

BUCK/BOOST變換器也有CCM和DCM兩種工作方法,開關管Q也為PWM控制方法……bhd物理好資源網(原物理ok網)

解讀電感極性對BUCK變換器反饋環的影響bhd物理好資源網(原物理ok網)

電子系統的主控制板一般須要一些降糖Buck變換器給CPU、存儲器等芯片供電,降糖Buck變換器的輸出電感工作在推挽形式,從電壓模式的工作特性,電感的極性對于系統反饋支路和系統的穩定性應當沒有影響,這也是許多電源研制工程師的普通認識,并且在一些應用條件下,當輸出電抬高信噪比小的時侯,系統的穩定性卻遭到電感極性的影響。bhd物理好資源網(原物理ok網)

1、問題的提出bhd物理好資源網(原物理ok網)

測試的電路為電壓模式的降糖Buck變換器壓,輸入電流Vin=12V,輸出Vo=1.1V,電壓Io=3A。測試條件:C1=22uF,C2=32uF,R1=3.9K,R2=10.2K,R3=10K,Rc=20K,Cc=5.6nF,Cff=1nF,L=3.6uH,fs=,如圖1所示。bhd物理好資源網(原物理ok網)

圖1:測試電路bhd物理好資源網(原物理ok網)

電感表面其中的一個管腳標示有一個圓點,它的涵義是線圈定子的起始點和極性,見圖2所示。先將這個圓點對應的管腳聯接到輸出Vo,測試相關的電流波形和相位裕量。之后將電感轉180度,將這個圓點對應的管腳聯接到U1的LX管腳,測試相關的電流波形和相位裕量。bhd物理好資源網(原物理ok網)

電感起始點聯接Vo的測試結果分別如圖2(a)和圖1(b)所示,電感起始點聯接LX的測試結果分別如圖1(c)和圖1(d)所示。bhd物理好資源網(原物理ok網)

?(a):電感起始點聯接Vo的波形bhd物理好資源網(原物理ok網)

(b):電感起始點聯接Vo的支路測試bhd物理好資源網(原物理ok網)

(c):電感起始點聯接LX的波形bhd物理好資源網(原物理ok網)

(d):電感起始點聯接LX的支路測試bhd物理好資源網(原物理ok網)

圖2:測試波形bhd物理好資源網(原物理ok網)

當電感起始點聯接Vo時,LX的波形出現大小波,系統形成顯著的振蕩,網路剖析儀檢測不到正確的結果。當電感起始點聯接LX時,LX的波形工作正常,網路剖析儀檢測為:帶寬44.55KHz,相位裕量33.82度……bhd物理好資源網(原物理ok網)

輕松入門學電源:從內阻分壓、線性穩壓器到BUCK變換器bhd物理好資源網(原物理ok網)

假如有一個10V的電流電容電阻串聯分壓公式,要想得到5V的電流,如何辦?十分簡單,用兩個電阻相同的阻值R1、R2串聯上去,從接地內阻R2上取電流,就直接得到5V電流。bhd物理好資源網(原物理ok網)

圖1:串聯內阻分壓bhd物理好資源網(原物理ok網)

假如給這個電流加負載,二個串聯內阻的電阻為1K,負載內阻為1K,這么得到的電流只有3.33V,因而這個電流不具有加載能力,不能作為穩定的電源給負載供電。bhd物理好資源網(原物理ok網)

穩壓管具有穩壓的能力,倘若將電路中的R2換成5V穩壓管,穩壓管兩端就可以輸出穩定的5V電流,這個電流具有一定的加載能力。串聯內阻R1的取值范圍由穩壓管的最小工作電壓(穩壓)和最大工作電壓(最大功率耗損)來決定。輸入電流變化時,輸入電流和輸出電流的壓差由R1來承當,因而R1俗稱之為調整阻值。bhd物理好資源網(原物理ok網)

串聯穩壓管電路中,調整內阻坐落主電壓回路,因而不能通過大的負載電壓,輸出負載電壓范圍十分小。為了擴大輸出負載電壓的范圍,這么,是否可以用某種方法,將調整內阻移出主電壓回路,也就是將主電壓(負載電壓)回路和基準穩壓電路分開,同時用基準穩壓電路去控制輸出電流呢?bhd物理好資源網(原物理ok網)

圖2:線性穩壓器bhd物理好資源網(原物理ok網)

二極管工作在放大區時,集電極可以控制柵極的電壓,同時柵極和電樞回路是獨立分開的,假若將二極管插入到串聯穩壓管電路中,基極、發射極構成主電壓(負載電壓)通路,基準穩壓電路聯接到柵極,就得到了線性穩壓器的基本結構,如圖2所示。若穩壓管為5V,輸出電流為:5-0.7=4.3V。輸入電流變化時,輸入電流和輸出電流的壓差都由工作在放大區二極管承當,因而這個二極管稱作之為調整管。bhd物理好資源網(原物理ok網)

穩壓管作基準電流,精度差、溫漂和噪音大,輸出電流設置的靈活性較差,假若將穩壓管換成精度高、溫漂和噪音小的帶隙基準,輸出電流通過集電極進行反饋控制,同時加入過流、過溫、過壓、欠壓等一些保護功能,就構成了常用的三端線性穩壓器,如、等。bhd物理好資源網(原物理ok網)

圖3:三端線性穩壓器bhd物理好資源網(原物理ok網)

通用的三端線性穩壓器輸入電流和輸出電流的壓差必須小于2V以上才會正常工作,優化電路使輸入電流和輸出電流的壓差高于2V時也能正常工作,這些三端線性穩壓器稱為低壓差三端線性穩壓器電容電阻串聯分壓公式,即LDO,甚至還有超低壓差的三端線性穩壓器……bhd物理好資源網(原物理ok網)

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