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电源设计常见问题汇总

来源:芯片解密-龙芯世纪   时间:2009-09-21   阅读:1558

  本文将总结一些关于开关电源的常见问题:
  1.开关电源的占空比
  初学者总是不明白占空比跟输入电压输出电压的关系。以buck型为例,因为Vout=D*Vin,所以会有人考虑怎么根据输入电压和输出电压改变占空比。占空比是变化的,但不是根据输出电压和输入电压变化的。开关电源芯片和线性稳压芯片一样,都是根据反馈来稳定输出的。芯片的DATASHEET上会有计算输出电压的公式,只要根据公式得到分压电阻值就可以,不必考虑内部是如何调整占空比的。
  设计人员需要注意的是,占空比的范围。不是所有的芯片都能达到100%,大多数只能到90%多,甚至更低。所以需要根据输入电压的范围和输出电压,计算出需要的占空比是不是在芯片工作范围内。
  2.开关电源的结构
  开关电源的结构有很多种。
  降压(buck)型,输出电压低于输入电压,最常见的一种结构;
  升压型,输出电压高于输入电压;
  极性反转,一般是输入正电压,输出负电压;
  汽车电子中常见上述三种,如果是要求输入电压变化范围较大,有时高于输出电压,有时低于输出电压,可以先升压再降压,也可以用SEPIC型结构。
  具体各种类型的计算可以参考一些芯片资料。凌特公司的芯片资料,原理简单,计算公式列得详细,中文化做的也不错,推荐电路也很多;国半公司也可以,芯片资料上可能不太详细,但是Application Notes里原理介绍很多,还有他们的模拟技术大学,可惜没有中文版。
  3.同步整流
  buck型开关电流有一个续流二极管,在这个二极管上并联一个MOS管。这个是同步整流用的。
  因为二极管导通时,即使是肖特基二极管,压降也有大概0.3V,在效率要求很高的场合,这是不允许的,所以要进一步降低压降。这个方法就是,在需要二极管导通时,同时也将并联的MOS管导通,达到减小压降,减小损失的目的。
  为什么不去掉二极管?因为MOS管的导通需要时间,不可能做到与二极管完全同步。在完全导通前,MOS管两端压降更大。这个时候还是需要二极管续流的。
  顺便说一句,同步整流除了增加一个MOS管外,同步整流的控制器也比BUCK或者升压控制器贵很多,所以,成本优先的产品里慎重使用。
  4.变压器。
  这个是正激,或者是反激变化器,SEPIC型有时也用。
  最常用的buck或者生涯型开关电源的优点是简单,缺点是只有一路输出。更多时候我们需要几路不同的输出,所以,这时候变压器就方便多了,多绕一组线圈就可以。
  其实关于开关电源的设计,还有很多问题需要了解。但是不管是什么电路,作为应用,只要了解到基本结构,以后不管怎么变化,都不会不清楚了。最基本的电路,只要设计,或者调试过几次,基本的原理也应该明白了。当然,如果专门做研究,那就另当别论了。