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同步降压转换器的设计方案

发布时间:2020-06-30 21:07:09 阅读: 来源:充填泵厂家

设计降压转换器并不是件轻松的工作。许多使用者都希望转换器是一个盒子,一端输入一个直流电压,另一端输出另一个直流电压。这个盒子可以有很多形式,可以是降阶来产生一个更低的电压,或是升压来产生一个更高的电压。还有很多特殊的选项,如升降压、反激和单端初级电感转换器(SEPIC),这是一种能让输出电压大于、小于或等于输入电压的DC-DC转换器。如果一个系统采用交流电工作,第一个AC-DC模块应当产生系统所需的最高的直流电压。因此,使用最广的器件是降压转换器。

本文引用地址:使用开关稳压器的降压转换器具有所有转换器当中最高的效率。高效率意味着转换过程中的能量损耗更少,而且能简化热管理。

图1显示了一种降压开关稳压器的基本原理,即同步降压转换器。“同步降压”指的是MOSFET用作低边开关。相对应的,标准降压稳压器要使用一个肖特基二极管做为低边开关。与标准降压稳压器相比,同步降压稳压器的主要好处是效率更高,因为MOSFET的电压降比二极管的电压降要低。低边和高边MOSFET的定时信息是由脉宽调制(PWM)控制器提供的。控制器的输入是来自输出端反馈回来的电压。这个闭环控制使降压转换器能够根据负载的变化调节输出。PWM模块的输出是一个用来升高或降低开关频率的数字信号。该信号驱动一对MOSFET。信号的占空比决定了输入直接连到输出的导通时间的百分比。因此,输出电压是输入电压和占空比的乘积。

选择IC

上面提到的控制环路使降压转换器能够保持一个稳定的输出电压。这种环路有几种实现方法。最简单的转换器使用的是电压反馈或电流反馈。这些转换器很耐用,控制方式很直接,而且性价比很好。由于降压转换器开始用于各种应用中,这种转换器的一些弱点也开始暴露出来。以图形卡的供电电路为例。当视频内容变化时,降压转换器上的负载也会变化。供电系统能应付各种负载变化,但在轻负载条件下,转换效率降得很快。如果用户关心的是效率,就需要有更好的降压转换器方案。

一种改进方法是所谓的磁滞控制,Intersil的ISL62871就是采用这种控制方法的器件。转换效率与负载的曲线如图2所示。这些转换器是针对最差工作条件设计的,因此轻负载不是持续的工作条件。这些DC-DC转换器对负载波动变化的适应性更好,并且不会严重影响系统效率。

图2,Intersil ISL62871的负载与效率曲线,Vout=1.1V

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