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发表于 2007/2/6 21:10:37

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标签: 开关电源  电源  

开关电源的一点总结


    关于开关电源,其实没有什么好写的,或者说,已经有很多专门写开关电源的书,三言两语也说不出什么来。但是以前有人问过我一些问题,现在想起来,总结下。
   
    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。这个问题让我很难回答。
    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
    很多。
    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。
    推荐几个:
    凌特:LTC1772  SOT-23 封装恒定频率电流模式降压型 DCDC 控制器
    凌特:LTC1871  宽输入范围,无需检测电阻电流模式升压,反激和SEPIC控制器
    国半模拟技术大学,开关电源(英文):
    http://www.national.com/AU/design/1,4678,2_0_,00.html
    国半Application Notes:AN1484 Design a SEPIC Converter

    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或者升压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。
    变压器的线圈绕法,磁芯的选择又是一门很深的学问,我也没有深入了解过,不多写了。


    开关电源的设计,其实还是有很多搞头的。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,另当别论)

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最新评论

  • af

    2007/5/16 15:16:15

    学习中

  • 为你迩来

    2007/6/22 17:04:33

    好啊

     

  • azyp1983

    2007/6/22 9:54:18

    多谢指点!

  • abc

    2007/6/14 20:48:49

    abc

  • redox

    2007/3/28 19:50:15

    数字电源没搞过。。。
    PID控制器和软件,不敢乱说。。

  • flytigery

    2007/3/28 22:39:21

    看了你的"开关电源的产生和测量"觉的写的很好,才找到你的blog,因为我前几天测过开关电源的纹波电压,当时什么也不知道就去测量,结果测的波形很不好,示波器20MHz选了,但是接地图方便直接接机壳上了,所以噪声很严重,现在算是知道怎么测量了。

    看了大虾的所有文章了,看得出来都是花了心思的,很赞同你的观点,不总结就没有进步,也不知道到底自己都会什么还有什么不懂的。我也是做汽车电子的,车载音响,入公司快两年,一直都在学习,总结,在学校没有学好的模拟电子现在恶补。不过我总结的东西很少放到网上,都在同事之间传播交流,希望有机会大家交流一下。

    现代集成电路里几乎没有不用电流源的,特别是镜像电流源和微电流源,可是一放到运放或者线性稳压器里就范晕,看着一堆一堆的三极管很难理出个头绪,就算能够理出一个头绪也要做很多功课,比如说必须只道都有几个模块组成,每个模块的作用等等。找了一些IC设计的书籍看,也是头晕,没办法硬着头皮看吧,不知道你有没有这种感觉?或者有好的这方面的书籍推荐没有?想把运放和线性稳压块的内部结构弄明白,要小到每一个管子的作用。

    最近看了国家半导体的Linear RegulatorTheory of operation and compensation觉的写的非常经典就给翻了一下,不为别的想练练e文,结果看到你的blog已经有牛人翻过了,参考了一下,我翻的基本都没错,挺高兴的。以后有什么活动比如翻译经典技术文章之类,文章太长需要集体的力量的时候或许我能贡献自己微薄的力量。

  • QVBETGGUH

    2007/3/29 8:37:03

    写的恰到好处,

  • flytigery

    2007/3/29 20:41:31

    也许你说的有道理,知道怎么用就行了.我想以后改行去设计IC所以对它的内部结构很关心,还是要谢谢你的建议,希望前辈能多写写在这一行业的体会,给后来的同行照照路.

  • 1364141

    2007/3/29 19:13:13

    楼主能让经验共享,谢.

  • redox

    2007/3/29 18:52:01

    个人理解,仅供参考:
    既然是搞汽车电子,做的是产品而不是芯片,对于芯片,重要的是应用和TroubleShooting,对于内部结构和原理,当然理解了更好,但你的老板和客户肯定不管这些。

    经典入门的文章么,那个放大器和比较器的我觉得还可以了。

  • jyp.108@163.com

    2007/3/25 16:10:06

    你好 

     "直流开关电源PI  调节器的设计"

    这该如何做啊 画出仿真图又该如何下手啊 ???

  • 展峻

    2007/2/6 22:32:52

    阁下写得很棒,认真拜读了。

  • justin

    2007/2/6 23:03:00

    谢谢~~~好东西

     

  • af

    2007/5/1 11:43:15

    adsfasdffasfdaf

  • jeddite

    2007/5/30 11:38:11

    为啥我打开那个网页没有声音?

  • afa

    2007/5/28 10:19:55

    谢了

  • stephen

    2007/4/2 12:36:06

      做的很好,我发觉我就是对基础的东西缺乏一个准确清晰的定义,这也许就是牛人和一般的区别吧!!

     

  • lixubo

    2007/2/9 21:39:35

    确实不错,谢谢.

  • charlie

    2007/2/13 20:31:12

    学习中

  • 張軍

    2007/2/8 8:19:49

    你寫的不錯,為我解開了我一直想不通的問題,多謝!

  • 初学者

    2007/6/27 15:23:16

    谢谢楼主我也学习了点谢谢楼主我也学习了点

      鼓掌

  • charleslishaoan

    2008/11/17 12:11:47

    确实不错,拜读后很有帮助,谢谢.