DC-DC開關電源管理芯片設計(上)
發布時間:2020-02-10 責任編輯:lina
【導讀】xinpianshejizhiguanzhongyao,tongshixinpianshejiyeshiguojiazhongdianfazhanxiangmu。yinciduiyuxinpiansheji,womenyinggaijubeiyidinglejie。wangqiwenzhangzhong,xiaobianzengduixinpianshejidejichuneirongyuyijieshao。benwenzhong,weizengjindajiaduixinpianshejidelijie,tedailaiyipianxinpianshejishiliyingyong。qingzhuyi,benwenjinwei DC-DC 開關電源管理芯片設計上篇,下篇將在後續文章中為大家呈現。
xinpianshejizhiguanzhongyao,tongshixinpianshejiyeshiguojiazhongdianfazhanxiangmu。yinciduiyuxinpiansheji,womenyinggaijubeiyidinglejie。wangqiwenzhangzhong,xiaobianzengduixinpianshejidejichuneirongyuyijieshao。benwenzhong,weizengjindajiaduixinpianshejidelijie,tedailaiyipianxinpianshejishiliyingyong。qingzhuyi,benwenjinwei DC-DC 開關電源管理芯片設計上篇,下篇將在後續文章中為大家呈現。
一、引言
電dian源yuan是shi一yi切qie電dian子zi設she備bei的de心xin髒zang部bu分fen,其qi質zhi量liang的de好hao壞huai直zhi接jie影ying響xiang電dian子zi設she備bei的de可ke靠kao性xing。而er開kai關guan電dian源yuan更geng為wei如ru此ci,越yue來lai越yue受shou到dao人ren們men的de重zhong視shi。目mu前qian的de計ji算suan機ji設she備bei和he各ge種zhong高gao效xiao便bian攜xie式shi電dian子zi產chan品pin發fa展zhan趨qu於yu小xiao型xing化hua,其qi功gong耗hao都dou比bi較jiao大da,要yao求qiu與yu之zhi配pei套tao的de電dian池chi供gong電dian係xi統tong體ti積ji更geng小xiao、重量更輕、效率更高,必須采用高效率的 DC/ DC 開關穩壓電源。
目前電力電子與電路的發展主要方向是模塊化、集成化。具有各種控製功能的專用芯片,近幾年發展很迅速集成化、模塊化使電源產品體積小、可靠性高,給應用帶來極大方便。
從另一方麵說在開關電源 DC-DC 變bian換huan器qi中zhong,由you於yu輸shu入ru電dian壓ya或huo輸shu出chu端duan負fu載zai可ke能neng出chu現xian波bo動dong,應ying保bao持chi平ping均jun直zhi流liu輸shu出chu電dian壓ya應ying能neng夠gou控kong製zhi在zai所suo要yao求qiu的de幅fu值zhi偏pian差cha範fan圍wei內nei,需xu要yao複fu雜za的de控kong製zhi技ji術shu,於yu是shi各ge種zhong PWM 控製結構的研究就成為研究的熱點。在這樣的前提下,設計開發開關電源 DC-DC 控製芯片,無論是從經濟,還是科學研究上都是是很有價值的。
二、開關電源控製電路原理分析
DC-DC 變換器就是利用一個或多個開關器件的切換,把某一等級直流輸入電壓變換成另—等級直流輸出電壓。在給定直流輸入電壓下,通過調節電路開關器件的導通時間來控製平均輸出電壓 控製方法之一就是采用某一固定頻率進行開關切換,並通過調整導通區間長度來控製平均輸出電壓,這種方法也稱為脈寬調製[PWM]法。
PWM 從控製方式上可以分為兩類,即電壓型控製(voltage mode control)和電流型控製(current mode control) 。電壓型控製方式的基本原理就是通過誤差放大器輸出信號與一固定的鋸齒波進行比較,產生控製用的 PWM 信號。從控製理論的角度來講,電壓型控製方式是一種單環控製係統。電壓控製型變換器是一個二階係統,它有兩個狀態變量:輸shu出chu濾lv波bo電dian容rong的de電dian壓ya和he輸shu出chu濾lv波bo電dian感gan的de電dian流liu。二er階jie係xi統tong是shi一yi個ge有you條tiao件jian穩wen定ding係xi統tong,隻zhi有you對dui控kong製zhi電dian路lu進jin行xing精jing心xin的de設she計ji和he計ji算suan後hou,在zai滿man足zu一yi定ding的de條tiao件jian下xia,閉bi環huan係xi統tong方fang能neng穩wen定ding的de工gong作zuo。圖tu 1 即為電壓型控製的原理框圖。

圖 1 電壓型控製的原理框圖
電流型控製是指將誤差放大器輸出信號與采樣到的電感峰值電流進行比較 . 從cong而er對dui輸shu出chu脈mai衝chong的de占zhan空kong比bi進jin行xing控kong製zhi,使shi輸shu出chu的de電dian感gan峰feng值zhi電dian流liu隨sui誤wu差cha電dian壓ya變bian化hua而er變bian化hua。電dian流liu控kong製zhi型xing是shi一yi個ge一yi階jie係xi統tong,而er一yi階jie係xi統tong是shi無wu條tiao件jian的de穩wen定ding係xi統tong。是shi在zai傳chuan統tong的de PWM dianyakongzhidejichushang,zengjiadianliufufankuihuanjie,shiqichengweiyigeshuanghuankongzhixitong,rangdiangandianliubuzaishiyigedulidebianliang,congershikaiguanbianhuanqideerjiemoxingbianchengleyigeyijiexitong。xinhao。congtu 2 zhongkeyikanchu,yudanyibihuandedianyakongzhimoshixiangbi,dianliumoshikongzhishishuangbihuankongzhixitong,waihuanyoushuchudianyafankuidianluxingcheng,neihuanyouhuganqicaiyangshuchudiangandianliuxingcheng。zaigaishuanghuankongzhizhong,youdianyawaihuankongzhidianliuneihuan,jineihuandianliuzaimeiyikaiguanzhouqineishangsheng,zhizhidadaodianyawaihuanshedingdewuchadianyahezhi。dianliuneihuanshishunshikuaisujinxingzhugemaichongbijiaogongzuode,bingqiejianceshuchudiangandianliudedongtaibianhua,dianyawaihuanzhifuzekongzhishuchudianya。yincidianliuxingkongzhimoshijuyoubiqidianyaxingkongzhimoshidadeduodedaikuan。

圖 2 電流型控製原理框圖
電流型控製模式有不少優點:線性調整率(電壓調整率)非常好;整zheng個ge反fan饋kui電dian路lu變bian成cheng了le一yi階jie電dian路lu,由you於yu反fan饋kui信xin號hao電dian路lu與yu電dian壓ya型xing相xiang比bi,減jian少shao了le一yi階jie,因yin此ci誤wu差cha放fang大da器qi的de控kong製zhi環huan補bu償chang網wang絡luo得de以yi簡jian化hua,穩wen定ding度du得de以yi提ti高gao並bing且qie改gai善shan了le頻pin響xiang,具ju有you更geng大da的de增zeng益yi帶dai寬kuan乘cheng積ji;具有瞬時峰值電流限流功能;簡化了反饋控製補償網絡、負載限流、磁通平衡等電路的設計,減少了元器件的數量和成本,這對提高開關電源的功率密度,實現小型化,模塊化具有重要的意義。
當然了也有缺點,例如占空比大於 50%時係統可能出現不穩定性,可能會產生次諧波振蕩;另外,在電路拓撲結構選擇上也有局限,在升壓型和降壓—shengyaxingdianluzhong,youyuchunengdianganbuzaishuchuduan,cunzaifengzhidianliuyupingjundianliudewucha。duizaoshengmingan,kangzaoshengxingchadengdeng。duiyuzheyangdequedianxianzaiyijingyoulejiejuedefangan,xiebobuchangshihenbiyaodeyizhongfangfa。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 築基AI4S:摩爾線程全功能GPU加速中國生命科學自主生態
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索





