電源降壓怎麼辦?控製模塊把你幫
發布時間:2014-11-22 責任編輯:sherryyu
【導讀】電子電路通常都工作在正穩壓輸出電壓下,而這些電壓一般都是由降壓穩壓器來提供的。如果同時還需要負輸出電壓,那麼在降壓—升壓拓撲中就可以配置相同的降壓控製器。那麼怎麼設計電源降壓控製電路模塊呢?請看下文。
電子電路通常都工作在正穩壓輸出電壓下,而這些電壓一般都是由降壓穩壓器來提供的。如果同時還需要負輸出電壓,那麼在降壓—升壓拓撲中就可以配置相同的降壓控製器。負輸出電壓降壓—升壓有時稱之為負反向,其工作占空比為 50%,可提供相當於輸入電壓但極性相反的輸出電壓。其可以隨著輸入電壓的波動調節占空比,以―降壓或―升壓輸出電壓來維持穩壓。
圖 1 顯示了一款精簡型降壓—升壓電路,以及電感上出現的開關電壓。這樣一來該電路與標準降壓轉換器的(de)相(xiang)似(si)性(xing)就(jiu)會(hui)頓(dun)時(shi)明(ming)朗(lang)起(qi)來(lai)。實(shi)際(ji)上(shang),除(chu)了(le)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)接(jie)地(di)相(xiang)反(fan)以(yi)外(wai),它(ta)和(he)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)完(wan)全(quan)一(yi)樣(yang)。這(zhe)種(zhong)布(bu)局(ju)也(ye)可(ke)用(yong)於(yu)同(tong)步(bu)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)。這(zhe)就(jiu)是(shi)與(yu)降(jiang)壓(ya)或(huo)同(tong)步(bu)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)端(duan)相(xiang)類(lei)似(si)的(de)地(di)方(fang),因(yin)為(wei)該(gai)電(dian)路(lu)的(de)運(yun)行(xing)與(yu)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)不(bu)同(tong)。

FET 開關時出現在電感上的電壓不同於降壓轉換器的電壓。正如在降壓轉換器中一樣,平衡伏特-微秒 (V-μs) 乘積以防止電感飽和是非常必要的。當 FET 為開啟時(如圖 1 所示的 ton 間隔),全部輸入電壓被施加至電感。這種電感―點‖側上的正電壓會引起電流斜坡上升,這就帶來電感的開啟時間 V-μs 乘積。FET 關閉 (toff) 期(qi)間(jian),電(dian)感(gan)的(de)電(dian)壓(ya)極(ji)性(xing)必(bi)須(xu)倒(dao)轉(zhuan)以(yi)維(wei)持(chi)電(dian)流(liu),從(cong)而(er)拉(la)動(dong)點(dian)側(ce)為(wei)負(fu)極(ji)。電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)斜(xie)坡(po)下(xia)降(jiang),並(bing)流(liu)經(jing)負(fu)載(zai)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong),再(zai)經(jing)二(er)極(ji)管(guan)返(fan)回(hui)。電(dian)感(gan)關(guan)閉(bi)時(shi)V-μs 乘積必須等於開啟時 V-μs 乘積。由於 Vin 和 Vout 不變,因此很容易便可得出占空比 (D) 的表達式:D=Vout/(Vout “ Vin)。這種控製電路通過計算出正確的占空比來維持輸出電壓穩壓。上述表達式和圖 1 所示波形均假設運行在連續導電模式下。
降壓—升壓電感必須工作在比輸出負載電流更高的電流下。隻是輸入電流與輸出電流相加。對於和輸入電壓大小相等的負輸出電壓(D = 0.5)而言,平均電感電流為輸出的 2 倍。有趣的是,連接輸入電容返回端的方法有兩種,其會影響輸出電容的 rms 電流。
典型的電容布局是在 +Vin 和 Gnd 之間,與之相反。利用這種輸入電容配置可降低輸出電容的rms電流。然而,由於輸入電容連接至 ”Vout,因此 “Vout 上(shang)便(bian)形(xing)成(cheng)了(le)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)性(xing)分(fen)壓(ya)器(qi)。這(zhe)就(jiu)在(zai)控(kong)製(zhi)器(qi)開(kai)始(shi)起(qi)作(zuo)用(yong)以(yi)前(qian),在(zai)開(kai)啟(qi)時(shi)間(jian)的(de)輸(shu)出(chu)上(shang)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)正(zheng)峰(feng)值(zhi)。為(wei)了(le)最(zui)小(xiao)化(hua)這(zhe)種(zhong)影(ying)響(xiang),最(zui)佳(jia)的(de)方(fang)法(fa)通(tong)常(chang)是(shi)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)比(bi)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)要(yao)小(xiao)得(de)多(duo)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong),請(qing)參(can)見(jian)圖(tu) 2 所示的電路。輸入電容的電流在提供 dc 輸出電流和吸收平均輸入電流之間相互交替。rms 電流電平在最高輸入電流的低輸入電壓時最差。因此,選擇電容器時要多加注意,不要讓其 ESR 過高。陶瓷或聚合物電容器通常是這種拓撲較為合適的選擇。

必須要選擇一個能夠以最小輸入電壓減去二極管壓降上電的控製器,而且在運行期間還必須能夠承受得住 Vin 加 Vout 的電壓。FET 和(he)二(er)極(ji)管(guan)還(hai)必(bi)須(xu)具(ju)有(you)適(shi)用(yong)於(yu)這(zhe)一(yi)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)的(de)額(e)定(ding)值(zhi)。通(tong)過(guo)連(lian)接(jie)輸(shu)出(chu)接(jie)地(di)的(de)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)器(qi)可(ke)實(shi)現(xian)對(dui)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)調(tiao)節(jie),這(zhe)是(shi)由(you)於(yu)控(kong)製(zhi)器(qi)以(yi)負(fu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)為(wei)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)。隻(zhi)需(xu)精(jing)心(xin)選(xuan)取(qu)少(shao)量(liang)組(zu)件(jian)的(de)值(zhi),並(bing)稍(shao)稍(shao)改(gai)動(dong)電(dian)路(lu),降(jiang)壓(ya)控(kong)製(zhi)器(qi)便(bian)可(ke)在(zai)負(fu)輸(shu)出(chu)降(jiang)壓(ya)—升壓拓撲中起到雙重作用。
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