本資料為dc/dc轉(zhuǎn)換器電路的設計提供一些提示,盡量用具體事例說明在各種制約條件下,怎樣才能設計出最接近要求規(guī)格的dc/dc轉(zhuǎn)換器電路。
dc/dc轉(zhuǎn)換器電路的各種特性(效率、紋波、負載瞬態(tài)響應等)可根據(jù)外設元件的變更而變更,一般最佳外設元件因使用條件(輸入輸出規(guī)格)不同而不同,例如,當您問“怎樣才能提高效率?”,回答“視使用條件而不同”或者“那要看具體情況啦”,感覺好像被巧妙地塘塞過去了,估計您也遇到過這樣的情況吧。那么,為什么會出現(xiàn)這樣的回答呢?其理由就是因為電源電路大多使用市售的商品作為電路的一部分,所以必須既要考慮大小、成本等的制約又要考慮電氣要求規(guī)格來設計。
通常產(chǎn)品目錄中的標準電路選定的元件大多是在標準使用條件下能發(fā)揮一般特性的元件,因而,并不一定能說在各種使用條件下都是最佳的元件選定。所以在各個設計中,必須根據(jù)各自的要求規(guī)格(效率、成本、貼裝空間等)從標準電路進行設計變更。但要能設計出符合要求規(guī)格的電路,需要足夠的知識和經(jīng)驗。
本資料就用具體的數(shù)值為不具備這些知識和經(jīng)驗的人說明哪些元件如何改變就能達到要求的動作,這樣不需要進行復雜的電路計算就能快捷地使dc/dc轉(zhuǎn)換器電路正常工作。至于正常工作后對設計的檢驗,可以自己以后細細地計算,也可以一開始就請具有豐富知識和經(jīng)驗的人進行檢驗。
dc/dc轉(zhuǎn)換器的種類和特點
dc/dc轉(zhuǎn)換器電路根據(jù)其電路方式主要有以下一些:
非絕緣型
基本(單線圈)型
電容耦合型雙線圈sepic,zeta,…
電荷泵(開關(guān)電容/無線圈)型
絕緣型
變壓器耦合型正向
變壓器耦合型回掃
dc/dc轉(zhuǎn)換器的基本工作原理
我們拿最基本的基本型來說明一下dc/dc轉(zhuǎn)換器電路的升壓和降壓的工作原理。其它使用線圈的電路方式在升壓電路和降壓電路的組合或應用電路都可見到。
圖3、圖4說明了升壓電路的工作。圖3所示是fet為on時的電流路徑,虛線雖是微小的漏電流,但會使輕負載的效率變差。在fet為on的時間里在l積蓄電流能。圖4是fet為off時的電流路徑,fet即便off,l也在工作要保持off前的電流值,線圈的左端被強制性固定于vin,進行升壓工作提供足以給vout接上電壓的電源功率。
由此,fet的on時間長l里積蓄的電流能越大,越能獲得電源功率。但是,fet的on時間太長的話,給輸出側(cè)供電的時間就極為短暫,fet為on時的損失也就增大,變換效率變差。因而通常限制占空比的最大值以便不超過適宜的on/off時間比(占空比)。