DC开关变换器的一种拓扑结构,规划办法较简略,可是仍是有许多留意点。废话不多说,直接开写。
一般的buck变化器结构如图所示,VIN为DC输入电压,C1为输入电容,Q1为MOSFET开关,D1为buck结构中有必要的二极管,在同步降压芯片中D1也是MOSFET,能大大的进步功率和削减相关本钱。R1,C1不是有必要的,RC吸收电路能进步EMI功能。L1为储能电感,C3为输出电容,R3,R4,U2,U1组成反应环路,R3和R4设定输出电压。
降压变换器的操控到输出的传递函数,式中VRAMP表明PWM发生器U1同相输入端锯齿波的峰峰值,R表明输出电阻,一般等同于负载电阻。C为输出电容。
降压变换器反应部分的传递函数,分为两种,传统的差错放大器和跨导放大器。跨导放大器反应电阻之比决议增益和相位,相同的电阻比值具有相同的增益和相位。传统的运算放大器,上电阻影响幅相曲线,若要改动电压,最好坚持上电阻不变,改动下电阻。
降压变换器的闭环传递函数为,当开环传递函数G(s)H(s)为-1时,闭环传递函数将无穷大,即开环穿丝函数幅伯德图中,0db的相位不能为180°,不然体系不稳定,会引起振动。为确保在体系受搅扰时不会振动,要留有必定的相位裕度和幅值裕度。一般相位设置为45°,因为在45°相位裕度下,典型的阶跃呼应只要两个振铃,能统筹稳定性和呼应速度。现在的降压IC外部大部分没有预留补偿接口,差错放大器会做内部补偿,因为补偿的参数不可知,所以反应电阻尽量依照引荐参数挑选。在电源规划好后必定要测验电源对输出动态负载的呼应,调查呼应速度和是否由振铃发生。
输入电容的意图是减小输入纹波,输入纹波需求操控在75mv(0.5%)以内。式中Cmin表明最小输入电容,单位为uF;Iout表明输出电流;fsw表明开关频率,VP(max)表明输入的最大峰峰值电压。
输出电容器需求坚持直流输出电压。引荐运用陶瓷、钽或低ESR电解电容器。低ESR电容器能更好地坚持低输出电压纹波。输出电压纹波能依据以下公式来预算:
电感是降压电路的中心器材,关系到整个电源的运转。式中IRIPPLE表明电感的纹波电流,是电感电流的峰峰值。一般取电感均匀电流的30%-40%。降压电路的平局电感电流等于输出电流,L算出来的单位是uH。依据电感的峰值电流挑选正真合适的电感和磁芯,峰值电流有必要小于电感的额定电流,以确保磁芯不饱和。依据电感的有效值电流核算电感损耗以及发热是否在可控范围内。
以上便是DCDC开关降压电路的规划要害,规划好后要进一步测验输出纹波,输入纹波,电感电流,温度是不是满意规划值。PCB布局和布线也很要害,会影响EMI和电路功能。RC缓冲电路的规划以及EMI操控因为文章篇幅有限,这儿不再赘述,有爱好的同学可以终究靠大众号发消息给我,我发参考资料。
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