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DC-DC电源转换电路设计

DC-DC电源电路 又称为DC-DC转换电路的主要功能是转换输入输出电压。输入电源电压一般为72V以下电压变换过程称为DC-DC转换。常用电源主要分为车载通信系列和通用工业和消费系列,前者电压一般为48V、36V、24V等等,后者使用的电源电压一般为24V以下。例如,不同的应用领域有不同的规则PC中常用的是12V、5V、3.3V,常用的模拟电路电源5V 15V,常用的数字电路3.3V等,现在的FPGA、DSP还用2V以下电压,如1.8V、1.5V、1.2V等。通信系统又称二次电源,由一次电源或直流电池组提供直流输入电压DC-DC转换后,在输出端获得一个或多个直流电压。

DC-DC转换电路主要分为以下三类: 1 稳压管稳压电路。②线性 (模拟)稳压电路。③开关稳压电路

第3条、 最简单的 稳压管电路设计方案

稳压管稳压电路结构简单,但负载能力差,输出功率小。一般来说,它只为芯片提供基准电压,而不使用电源。并联稳压电路更为常用,其电路图如图(1)所示:在这里插入图片描述选用稳压管时,一般可按以下公式估算: (1) Uz=Vout; (2)Izmax=(1.5-3)ILmax (3)Vin=(2-3)Vout 这种电路结构简单,可以抑制输入电压的干扰,但由于压力管的最大工作电流,输出电压不能任意调整,因此电路适用于输出电压不需要调整、负载电流小、要求低,电路通常用作芯片电源。 另一种形式的稳压电路,有些芯片对电源电压要求较高,如AD DA芯片的基准电压等。TL431、 MC1403 ,REF02等。TL431是最常用的三端可调分流基准电压源,具有良好的热稳定性。其输出电压为两个电阻 从任意设置到从Vref(2.5V)到36V范围内的任何值。最常用的电路应用如下图所示,此时Vo=(1 R1/R2)Vref。选择不同的R1和R从2可以得到2值.5V到36V当R1=R2时,Vo=5V。 其他基准电压源芯片电路相似。 串联稳压电路为直流稳压电源 其中一种是三端稳压器出现前常用的直流供电方法。在三端稳压器出现之前,通常有串联稳压器OP如下图所示,放大器和稳压二极管构成误差检测电路,OP放大器的反向输入端子与输出电压的检测信号相连。

正输入端子和基准电压Vref相连,Vs=VoutR2/(R1 R2).因为信号ΔVs对于负值,控制晶体管的基级电压下降,因此在正常情况下,必须降低输出电压Vref=Vs=VoutR2/(R1 R2),调整R1,R所需的输出电压值可设置为2之比。

如下图所示,这也是三端稳压器的基本原理。事实上,负载尺寸可以用达林顿管代替三极管。由这种串联稳压电路组成的直流稳压电源处理不当,容易产生振荡。目前还没有一定的模拟基础工程师。一般来说,他们不使用这种方法,而是直接使用集成的三端稳压电路DC-DC使用转换电路。 三端集成稳压器主要用于线性稳压电路的设计。三端稳压器主要有两种: 输出电压固定,称为固定输出三端稳压器。三端稳压器的一般产品有78系列(正电源)和79系列(负电源)。输出电压由特定型号的后两个数字代表,有5个V,6V,8V,9V,12V,15V,18V,24V等档次。在78(或79)后面加字母来区分输出电流。L表示0.1A,M表示0.5A,无字母表示1.5A,如78L05表求5V 0.1A。 另一种输出电压是可调的线性稳压电路,称为可调输出三端稳压器。这种芯片代表LM317(正输出)和LM337(负输出)系列。最大输入输出极限值为40V,输出电压为1.2V-35V(-1.2V–35V)连续可调输出电流为0.5-1.5A,输出端与调整端之间的电压为1.25V,调整端静态电流50uA。 其基本原理相同,均采用串联稳压电路。在线集成稳压器中,由于三端稳压器只有三个出口端子,具有外部元件少、使用方便、性能稳定、价格低等优点。 上述几种DCDC转换电路属于串联反馈稳压电路。在这种工作模式下,集成稳压器调整管道在线放大状态。因此,当负载电流较大时,损耗相对较大,即转换效率不高。因此,集成稳压器的电源电路功率不大,一般只有2-3W,该设计方案仅适用于小功率电源电路。 采用开关电源 芯片设计的DCDC转换电路转换效率高,适用于大功率电源电路。广泛应用于非隔离开关电源和隔离开关电源电路。 DCDC采用开关电源芯片设计的转换开关稳压电路设计方案DCDC转换电路转换效率高,适用于大功率电源电路。目前已广泛应用,常用于非隔离开关电源和隔离开关电源电路。当然,开关电源的基本拓扑包括降压型、升压型、升压型和反向、正向、桥式变化等。

DCDC开关转换集成电路芯片,使用第六条LM317非常相似,在这里使用L以4960为例,一般先用50Hz电源变压器AC-AC变换,将~220V降低开关电源集成转换芯片输入电压范围.2~34V,由L4960进行DC-DC此时,输出电压的变化范围可调至5V,上调至40V,最大输出电流可达2.5A(也可连接大功率开关管进行扩流),内置过流保护、过热保护等完善的保护功能。

尽管L使用方法及4960LM317差不多,但是开关电源L4960线性电源LM与317相比,效率不同,L4960最大可输出100W的功率(Pmax=40V*2.5A=100W),但本身最多只消耗7W,所以散热器很小,容易制造。

与L4960类似的还有L其基本参数296L4960相同,但最大输出电流可达4A,而且具有更多的保护功能,包装形式也不同。有很多这样的芯片,比如,LM2576系列,TPS54350,LTC3770等。一般在使用这些芯片时,厂家会详细使用说明和典型电路供参考。 常用的隔离DC-DC转换主要分为三类:1.反激变换。2.正激变换。3.桥式变换 常用的单端反激式DC-DC变换电路,这种隔离控制芯片型号也很多。控制芯片的典型代表是常用的UC3842系列。该控制器主要用于隔离高性能固定频率电流AC/DC、DC-DC转换电路。其主要应用原理是:主电路、控制电路、启动电路和反馈电路4 部分组成。

主电路采用单端反激 拓扑,由升降压斩波电路演变后的隔离变压器组成,结构简单, 效率高, 输入电压范围广。控制电路是整个开关电源的核心,直接决定了电源的整体性能。该电路采用峰值电流双环控制,即在电压闭环控制系统中增加峰值电流反馈控制。

选择合适的变压器和MOS管可以把功率做的很大,与前面几种设计方案相比电路结构复杂,元器件参数确定比较困难,开发成本较高,因此需要此方案时可以优先选择市面上比较廉价的DC-DC隔离模块。 许多微处理器和数字信号处理器(DSP)都需要内核电源和一个输入/输出(I/O)启动时必须对这些电源进行排序。设计师在加电和断电时必须考虑内核和I/O电压源的相对电压和顺序符合制造商规定的性能规格。

如果没有正确的电源排序,可能会出现闭或过高的电流消耗,这可能会导致微处理器I/O可编程逻辑器件的端口或存储器(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)或数据转换器等支持器件的I/O端口损坏。在正确偏置内核电压之前,不要驱动它I/O负载,核电源和I/O电源跟踪是必要的。

目前有专门的电源模块公司定制 一些特殊的开关电源模块主要是体积小、功率密度高、转换效率高、发热少、平均无故障工作时间长、可靠性好、成本低、性能高等。DC-DC电源模块 。

这些模块结合了实现即插即用(plug-and-play)解决方案所需的大部分或全部组件可以取代多达40个不同的组件。这简化了集成,加快了设计,减少了电源管理部分的占用空间。最传统和最常见的非隔离DC-D电源模块仍是单列直插(SiP)封装。这些开放框架的解决方案的确在减少设计复杂性方面取得了进展。然而,最 简单的是在印刷电路板上使用标准封装的组件。

第十一条、DCDC电源转换方案的选择注意事项    本条金律也是本文的总结,很重要。本文这里主要大致介绍了DCDC电源转换的稳压管稳压、线性(模拟)稳压、DCDC开关型稳压三种电路模式的几种常用的设计方法方案。    ①需要注意的是稳压管稳压电路不能做电源使用,只能用于没有功率要求的芯片供电; ②线性稳压电路电路结构简单,但由于转化效率低,因此只能用于小功率稳压电源中; ③开关型稳压电路转化效率高,可以应用在大功率场合,但其局限性在电路结构相对复杂(尤其是大功率电路),不利于小型化。因此在设计过程中,可根据实际需要选择合适的设计方案。

标签: 直插稳压三极管lm2596t

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