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DC-DC變換器的基本工作原理和直流變換器怎么設計?

發表時間:2021-11-17 15:58【 閱讀量:-查看手機網址
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  一、DC-DC變換器的基本工作原理


  將使用最基本的類型來描述DC-DC變換器電路中升壓和降壓的工作原理。其他類型的電路或使用線圈的電路可以考慮由升壓電路和降壓電路或其應用電路組合而成。


  圖1和圖2說明了升壓電路的操作。圖1顯示了FET導通時的電流。虛線表示輕微的漏電流,這會降低輕負載時的效率。當FET導通時,電能在L中累積。圖2顯示了FET關閉時的電流。當場效應管關斷時,L盡量保持上次電流值,將線圈左邊緣強行固定到V IN供電,使電壓升高到V OUT用于升壓操作。因此,如果FET的導通時間更長,則L中會積累更多的電流,從而可以獲取更大的功率。但是,如果FET導通時間過長,則向輸出側供電的時間太短,這段時間內的損耗會增加,從而降低轉換效率。因此,通常確定最大占空比(開/關時間比)值以保持適當的值。


  通過升壓操作,重復所示的電流流動:


  升壓電路中FET導通時的電流

圖1.png

  在升壓電路中關斷FET時的電流

圖2.png

  圖3和圖4說明了降壓電路的操作。圖3顯示了FET導通時的電流。虛線表示在輕負載條件下會降低效率的輕微漏電流。在FET導通期間,電能在L中累積并提供給輸出側。圖4顯示了FET關閉時的電流。當FET關閉時,L嘗試保持最后的電流值并打開SBD。此時,線圈左邊緣的電壓被強行降到0V以下,降低了V OUT處的電壓.因此,如果FET的導通時間更長,則L中會積累更多的電流,從而可以獲取更大的功率。使用降壓電路,在FET導通時,可以向輸出側供電,不需要確定最大占空比。因此,如果輸入電壓低于輸出電壓,則FET保持導通。然而,由于升壓操作被禁用,輸出電壓也會降低到輸入電壓電平或更低。


  通過降壓操作,重復所示的電流流動:


  在降壓電路中打開FET時的電流

圖3.png

  在降壓電路中關閉FET時的電流

圖4.png

  二、設計DC-DC變換器電路的4個關鍵點:


  在DC-DC變換器電路的規范要求中,以下被認為是關鍵的:


  1.運行穩定(不會因開關異常、燒壞、過電壓等操作故障而崩潰)

  2.高效率

  3.輸出紋波小

  4.良好的負載瞬態響應


  這些特性可以通過改變DC/DC變換器IC和外部部件在一定程度上得到改善。這四種屬性的權重因個別應用而異。

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