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Buck与Buck-Boost在小家电辅助电源中的应用

在ACDC电源中,输出电压普通是来自的85V-265V交换低压,而输入电压则是3.3V、5V、12V等直流高压,是以需求开关电源来完成降压。开关电源有Buck、Boost和Buck-Boost三大经典拓扑,此中Buck与Buck-Boost都可完成降压性能。Synergy世辉是世健旗下子公司,领有厚实的行业教训与业余的手艺气力,世辉公司电源与新能源事业部FAE连系本身教训,针对小家电的辅佐电源使用中该若何抉择拓扑电路以及相干产物,睁开细致先容。

Buck电路是一个降压电路,Vi=Vls+Vo。因Vi>Vo,故拥有降压感化。

(1)开关管S导通阶段

当开关闭适时,续流二极管D是截止的,因为输出电压Vi与储能电感Ls接通,是以输出-输入压差(Vi-Vo)就加在Ls上,使经由过程Ls上的电流线性地增添。在此阶段,除向负载供电外,另有一部分电能储存在电感Ls和电容Cr中。

(2)开关管S关断阶段

当开关断开时,Ls与Vi断开,但由于电感电流不能在霎时产生渐变,因此在电感Ls上就发生反向电动势以维持经由过程的电流稳定。此时续流二极管D导通,储存在电感Ls中的电能就经由有D组成的的回路对负载供电。(主如果电容C对负载供电,此阶段始终给电容充电,维持电压稳固)

Buck-Boost电路的输出电压与输入电压的极性是相同的。

(1)开关管S导通阶段

当开关闭适时,输出电压经由过程电感L间接前往,在电感Ls上储能,此时电容Cr放电,给负载供电。

(2)开关管S截止阶段

当开关断开时,在电感Ls上发生反向电动势,使二极管D从截止酿成导通。电感给负载供电并对输入电容充电,维持输入电压稳定。

经由过程以上比照,可得悉:Buck-Boost电路的输出电压与输入电压的极性是相同的。是以,Buck与Buck-Boost二者最大的差别就在于输出与输入电压的极性:Buck是同极性拓扑,即输入与输出电压的极性沟通,两者共地;而Buck-Boost是反极性拓扑,即输入与输出电压的极性相同,输入端供应负压(相对于输出电压)。

在小家电使用场景中的功率模块操纵部份,工程师常用到双向晶闸管(TRIAC)等交换开关(AC Switch)。而应用负压驱动交换开关,就可以完成更高的电路可靠性与兼容性。在应用交换开关的体系中,每每优先抉择能输入负压的Buck-Boost;而在不需要负压驱动的体系中,则能够抉择Buck拓扑:

•Buck的输出与输入端共地,更利于体系的多级拓展。

•Buck的电感电流利用率比Buck-Boost更高。在电感电流(IL)相同时,Buck能输入更大电流(IO)。

知道了若何选拓扑后,又该怎样选产物呢?世辉FAE保举来自上海晶丰明源(BPS)的BP852X系列高性能开关电源驱动芯片,支撑Buck和Buck-Boost拓扑,并具有极简的核心电路,可应用于低成本的小家电辅佐电源设想,如:小家电辅佐电源、机电驱动辅佐电源、IoT/智能家居/智能照明等多个畛域。该系列产物领有浩繁的优异特点,包孕:

• 集成Vcc电容、续流二极管和反馈二极管

• 集成650V低压MOSFET

• 集成低压启动和自供电电路

• 低待机功耗50mW@230Vac

• 优秀的静态呼应速率,输入电压纹波小

• 下降音频噪声的降幅调制手艺

• 改良EMI功能的频次调制手艺

接下来,世辉FAE将以该系列的BP85226D为例,睁开详细先容。

图:封装与规格

图:BP85226D使用原理图

图:BOM表

1.IC-GND能起到散热感化能够铜散热。但IC-GND是电压餍足散热前提下铺铜面积尽可能小;同时阔别输出交换防止容性耦合发生EMI题目。

2.输入电感大概发生电磁滋扰倡议阔别芯片FB脚的同时阔别输出防止EMI题目。为了芯片和电压阔别交换输出倡议输出电解电容搁置在芯片交换输出端之间。

3.DRAIN输出直流母线,为电压能够铺铜散热倡议DRAIN和FB、IC-GND间隔大于2mm。

4.尽可能减小功率环路面积防止EMI滋扰进步体系可靠性。以Buck倡议减少输出电容、内置MOSFET、电感输入电容构成的励磁回路,以及电感输入电容、续流二极管构成的续流回路面积。

5.倡议功率回路的走线宽进步体系可靠性比方母线到GND引脚的走线、GND输入电容的走线等。

6.反馈回路面积与走线长度也应减小进步可靠性。

7.假如因为主观要素比方PCB外形致使Layout无奈充沛餍足第5、6条倡议时,可在VOUT和GND之间接近引脚地位搁置100nF(104)贴片电容,从而进步体系可靠性。

图:电感拔取倡议

图:负载调解率

图:启动波形

图:传导EMI

图:浪涌

图:群脉冲测试

图:ESD测试*

*以上测试效果为实验室条件下实在测试下得出实践产物使用环境和批次差别大概存在分歧,晶丰明源保留终究解释权。

图:BP852X系列产物选型表

晶丰明源的BP852X系列芯片具有极核心电路以及超高的集成度,能极大地下降使用计划本钱与备货难度厚实维护有助于增强体系稳定性另外产物还兼具优异静态呼应、待机功耗输入调解功能是以异常适宜用于小家电辅佐电源。Synergy世辉可提供全系列产物相干手艺支撑。

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