DC-DC转换器工作原理
什么是DC(Direct Current)呢?它表示的是直流电源,诸如干电池或车载电池之类。家庭用的220V电源是交流电源(AC)。若通过一个转换器能将一个直流电压(3.0V)转换成其他的直流电压(1.5V或5.0V),我们称这个转换器为DC-DC转换器,或称之为开关电源或开关调整器。
A: DC-DC转换器一般由控制芯片,电感线圈,二极管,三极管,电容器构成。在讨论DC-DC转换器的性能时,如果单针对控制芯片,是不能判断其优劣的。其外围电路的元器件特性,和基板的布线方式等,能改变电源电路的性能,因此,应进行综合判断。
B: 调制方式
1: PFM(脉冲频率调制方式)
开关脉冲宽度一定,通过改变脉冲输出的频率,使输出电压达到稳定。
2: PWM(脉冲宽度调制方式)
开关脉冲的频率一定,通过改变脉冲输出宽度,使输出电压达到稳定。
C: 通常情况下,采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。
PWM的频率,PFM的占空比的选择方法。
DC-DC转换器设计技巧
DC-DC电路设计至少要考虑以下条件:
1.外部输入电源电压的范围,输出电流的大小。
2. DC-DC输出的电压,电流,系统的功率值。
基于以上两点选择PWM IC要考虑:
1. PWM IC的输入电压。
2.PWM开关的频率,这一点的选择关系到系统的效率。对储能电感,电容的大小的选择也有一定影响。
3.MOS管的所能够承受的额定电流及其额定功率,如果DC-DC IC内部自带MOS,只需要考虑IC输出的额定电流。
4. MOS的开关电压
2. 二极管:通常都用肖特基二极管。选择时要考虑反向电压,前向电流,一般情况反向电压为输入电源电压的二倍,前向电流为输出电流的两倍。
3. 电容:电容的选择基于开关的频率,系统纹波的要求及输出电压的要求。容量和电容内部的等效电阻决定纹波大小(当然和电感也有关)。[1]
DC-DC转换器接地环路
DC-DC转换器为整个系统中的各个电路供电。尽管每个电路在测试台上可能表现很好,但系统整体性能却往往达不到各个电路的性能效果。为什么? 有许多潜在因素,而系统中各个电路的整体接地系统是首要原因。设计师需要非常清楚每个电路如何接地,系统中是否存在接地环路。
当两个电路和/或系统之间存在一个以上对地连接时就构成了接地环路。重复接地通道相当于形成一个接收接口
图1 典型的接地环路
由于仪器之间存在电压差,互连导线中的信号会将这种压差加入信号中,造成导线出现电压“交流声”。这是音频信号中听到60 Hz噪声 (或视频信号出现水平干扰) 的一个原因。另一个问题是信号线缆地线中流动的电流。这种电流也会传入线缆和设备。设计师总是注意接地端的接地,却往往未优化设计,从而消除本底噪声的灵敏度。因此,正确设计系统内部接地线路时,确保接地环路电流不会造成系统产生问题是最基本的要求。
另一个例子,接地环路是多个音频-可视系统组件连接在一起时的常见问题。音频系统常见的噪声往往是接地环路问题造成的。此外,可闻“交流声”也是典型的接地环路问题 (当然,这取决于所在国家使用的AC电源电压频率)。当然,接地环路问题见的例子是,系统使用与插座连接的仪器,而另一台仪器连接房间中其他位置不同的接地插座。
系统接地通道,避免出现接地环路。