DC-DC轉換器

DC-DC轉換器

用于數碼相機産品的開關調整器
DC/DC轉換器為轉變輸入電壓後有效輸出固定電壓的電壓轉換器。DC/DC轉換器分為三類:升壓型DC/DC轉換器、降壓型DC/DC轉換器以及升降壓型DC/DC轉換器。根據需求可采用三類控制。PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM控制型即使長時間使用,尤其小負載時具有耗電小的優點。PWM/PFM轉換型小負載時實行PFM控制,且在重負載時自動轉換到PWM控制。目前DC-DC轉換器廣泛應用于手機、MP3、數碼相機、便攜式媒體播放器等産品中,在電路類型分類上屬于斬波電路。
  • 中文名:DC-DC轉換器
  • 外文名:Direct current-Direct current converter
  • 别名:開關電源或開關調整器
  • 分類:升壓型、降壓型以及升降壓型
  • 構成:二極管,三極管,電容器等

工作原理

什麼是DC(Direct Current)呢?它表示的是直流電源,諸如幹電池或車載電池之類。家庭用的220V電源是交流電源(AC)。若通過一個轉換器能将一個直流電壓(3.0V)轉換成其他的直流電壓(1.5V或5.0V),我們稱這個轉換器為DC-DC轉換器,或稱之為開關電源或開關調整器。

A: DC-DC轉換器一般由控制芯片,電感線圈,二極管,三極管電容器構成。在讨論DC-DC轉換器的性能時,如果單針對控制芯片,是不能判斷其優劣的。其外圍電路的元器件特性,和基闆的布線方式等,能改變電源電路的性能,因此,應進行綜合判斷。

B: 調制方式

1: PFM(脈沖頻率調制方式)

開關脈沖寬度一定,通過改變脈沖輸出的時間,使輸出電壓達到穩定。

2: PWM(脈沖寬度調制方式)

開關脈沖的頻率一定,通過改變脈沖輸出寬度,使輸出電壓達到穩定。

C: 通常情況下,采用PFM和PWM這兩種不同調制方式的DC-DC轉換器的性能不同點如下。

PWM的頻率,PFM的占空比的選擇方法。

設計技巧

DC-DC電路設計至少要考慮以下條件:

1.外部輸入電源電壓的範圍,輸出電流的大小。

2. DC-DC輸出的電壓,電流,系統的功率最大值。

基于以上兩點選擇PWM IC要考慮:

1. PWM IC的最大輸入電壓。

2.PWM開關的頻率,這一點的選擇關系到系統的效率。對儲能電感,電容的大小的選擇也有一定影響。

3.MOS管的所能夠承受的最大額定電流及其額定功率,如果DC-DC IC内部自帶MOS,隻需要考慮IC輸出的額定電流。

4. MOS的開關電壓

2. 二極管:通常都用肖特基二極管。選擇時要考濾反向電壓,前向電流,一般情況反向電壓為輸入電源電壓的二倍,前向電流為輸出電流的兩倍。

3. 電容:電容的選擇基于開關的頻率,系統紋波的要求及輸出電壓的要求。容量和電容内部的等效電阻決定紋波大小(當然和電感也有關)。

接地環路

DC-DC轉換器為整個系統中的各個電路供電。盡管每個電路在測試台上可能表現很好,但系統整體性能卻往往達不到各個電路的性能效果。為什麼? 有許多潛在因素,而系統中各個電路的整體接地系統是首要原因。設計師需要非常清楚每個電路如何接地,系統中是否存在接地環路。

當兩個電路和/或系統之間存在一個以上對地連接時就構成了接地環路。重複接地通道相當于形成一個接收接口

圖1 典型的接地環路

由于儀器之間存在電壓差,互連導線中的信号會将這種壓差加入信号中,造成導線出現電壓“交流聲”。這是音頻信号中聽到60 Hz噪聲 (或視頻信号出現水平幹擾) 的一個原因。另一個問題是信号線纜地線中流動的電流。這種電流也會傳入線纜和設備。設計師總是注意接地端的接地,卻往往未優化設計,從而消除本底噪聲的靈敏度。因此,正确設計系統内部接地線路時,确保接地環路電流不會造成系統産生問題是最基本的要求。

另一個例子,接地環路是多個音頻-可視系統組件連接在一起時的常見問題。音頻系統常見的噪聲往往是接地環路問題造成的。此外,可聞“交流聲”也是典型的接地環路問題 (當然,這取決于所在國家使用的AC電源電壓頻率)。當然,接地環路問題最常見的例子是,系統使用與插座連接的儀器,而另一台儀器連接房間中其他位置不同的接地插座。

系統接地通道,避免出現接地環路。

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