DCDC電源設(shè)計(jì)方案

1、DC/DC電源電路簡(jiǎn)介

DCDC電源設(shè)計(jì)方案DC/DC電源電路又稱為DC/DC轉(zhuǎn)換電路，其主要功能就是進(jìn)展輸入輸出電壓轉(zhuǎn)換。一般我們把輸入電源電壓在 72V以內(nèi)的電壓變換過(guò)程稱為DC/DC轉(zhuǎn)換。常見(jiàn)的電源主要分為車載與通訊系列和通用工業(yè)與消費(fèi)系列，前者的使用的電壓一般為48V、36V、24V等，后者使用的電源電壓一般在24V以下。不同應(yīng)用領(lǐng)域規(guī)律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模擬電路電源常用5V15V，數(shù)字電路常用3.3V等。結(jié)合到本公司產(chǎn)品，這里主要總結(jié)24V以下的DC/DC電源電路常用的設(shè)計(jì)方案。2、DC/DC轉(zhuǎn)換電路分類DC/DC轉(zhuǎn)換電路主要分為以下三大類：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。線性(模擬〕穩(wěn)壓電路。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路3、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)方案穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電路構(gòu)造簡(jiǎn)潔，但是帶負(fù)載力氣差，輸出功率小，一般只為芯片供給基準(zhǔn)電壓，不做電源使用。比較常用的是并聯(lián)型穩(wěn)壓電路，其電路簡(jiǎn)圖如圖(1)所示，選擇穩(wěn)壓管時(shí)一般可按下述式子估算：(1) Uz=Vout; (2)Izmax=(1.5-3)I

Vin=(2-3)Vout調(diào)整，負(fù)載電流小，要求不高的場(chǎng)合，該電路常用作對(duì)供電電壓要求不高的芯片供電。ADDA芯片的基準(zhǔn)電壓等，這時(shí)MC1403,REF02,TL431等。這里主要TL431、REF02的應(yīng)用方案。TL431常用電路設(shè)計(jì)方案TL431Vref〔2.5V〕36V范圍內(nèi)的任何值。0.2Ω1%,1.0-100mA。最常用的電路應(yīng)用如以以下圖3-11的內(nèi)部含有一個(gè)2.5V的基準(zhǔn)電壓，REF端引入輸出反響時(shí)，器件可以通過(guò)從陰極到陽(yáng)極很寬范圍的分流，把握輸出電壓。如圖3-1所示的電路，當(dāng)R1R2的阻值確定時(shí)，兩者對(duì)VI等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)。

圖3-1 并聯(lián)穩(wěn)壓器電路圖 圖3-2大電流并聯(lián)穩(wěn)壓TL431100mA,3-1根底上3-2所示。TL431工作1mAR1、R2必需選擇低溫R1換為電位器時(shí)，2.5V-36V。REF02常用電路設(shè)計(jì)方案REF02是高精度的基準(zhǔn)電壓芯片。輸入電壓為+8V到+40V，輸出電壓為+5V，輸出電壓誤差到達(dá)正負(fù)0.2%。常用的電路方案如以以下圖3-3所示。在很多時(shí)候不僅需要正基準(zhǔn)電壓，還會(huì)用到負(fù)基準(zhǔn)電壓，因此在圖3-3的根底上設(shè)計(jì)出能夠同時(shí)出正負(fù)基準(zhǔn)的一個(gè)電路，如圖3-4所示。主要是將REF02輸出的+5V基準(zhǔn)通過(guò)反相比例放大電路輸出一個(gè)-5V的基準(zhǔn)電壓。為了保證-5V基準(zhǔn)10K電阻需用高精度低溫漂的周密電阻。圖3-3REF02輸出穩(wěn)壓電路 輸出正負(fù)基準(zhǔn)電壓電路3-3、3-4REF02之外，很多電壓基準(zhǔn)芯片都可以用到，使用時(shí)可依據(jù)需要選擇適宜的基準(zhǔn)電壓芯片。4、線性〔模擬〕穩(wěn)壓電路常用設(shè)計(jì)方案兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其根本原理一樣，均承受串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出端子，具有外接元件少，使用便利，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。固定輸出三端穩(wěn)壓器78系列〔正電源〕79系列〔負(fù)電源〕，輸L表示0.1A,M0.5A1.5A78L055V0.1A。典型應(yīng)用電路如下：圖4-1典型應(yīng)用電路 圖4-2提高輸出電壓的電路 圖4-3雙電源電路3V的壓差，使穩(wěn)壓器中的調(diào)整管工作在放大區(qū)。同時(shí)輸入輸出壓差過(guò)大，會(huì)增加穩(wěn)壓器用來(lái)防止輸入端短路時(shí),輸出端存儲(chǔ)的電荷通過(guò)穩(wěn)壓器,而損壞器件。除上述典型應(yīng)用方案外，固定輸出三端穩(wěn)壓器與集成運(yùn)放可以設(shè)計(jì)出輸4-4所示：圖中集成運(yùn)放作為電壓跟隨器，運(yùn)放供電借助三端穩(wěn)壓器輸入電壓。當(dāng)電位器滑動(dòng)至最上端時(shí)，輸出電壓為最大值。當(dāng)電位器滑動(dòng)至最下端時(shí)，輸出電壓為最小值?？烧{(diào)輸出三端穩(wěn)壓器LM317(正輸出〕LM337〔負(fù)輸出〕系50uA4-5所示：D1D2LM317為保護(hù)二極管。R2C2可以大幅提高抵抗諧波的力氣。上面所述的幾種DCDC作模式中集成穩(wěn)壓器中調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，因此當(dāng)負(fù)載電流大時(shí)，損耗比較大，即轉(zhuǎn)換效率不高。因此使用集成穩(wěn)壓器的電源電路功率都不會(huì)2-3W，這種設(shè)計(jì)方案僅適合于小功率電源電路。4-5LM317可調(diào)穩(wěn)壓電路5、開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)方案承受開(kāi)關(guān)電源芯片設(shè)計(jì)的DCDC轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化效率高，適用于較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應(yīng)用，常用的分為非隔離式的開(kāi)關(guān)電源與隔離式的開(kāi)關(guān)電源電路。非隔離式DCDC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)方案非隔離式的開(kāi)關(guān)電源電路主要分類如以以下圖所示：圖5-1 非隔離式開(kāi)關(guān)電源電路分類基于LM2575實(shí)現(xiàn)非隔離式DCDC變換的方案LM25751A集成穩(wěn)壓電路，內(nèi)部集成了一個(gè)穩(wěn)壓電路，只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效的穩(wěn)壓電路，可大大減小散熱器面積，大局部狀況下不需使用散熱片。LM25755主要指標(biāo)如下：最大1A45V〔60V〕，輸出電壓：3.3V5V12VADJ〔可調(diào)〕，4%75%-88%54KHZ，工作溫度-55-+1505-1、5-2、5-3所示：圖5-2 5V穩(wěn)壓電源電路圖5-3 -12V穩(wěn)壓電壓電路圖5-3 1.2-55V可調(diào)穩(wěn)壓電源電路再用上述方案時(shí)需要留意幾點(diǎn)：〔1)5-3中，輸出電壓計(jì)算公式為：電感的選擇可以依據(jù)下面公式進(jìn)展選擇：在選擇電感時(shí)，可在電感器尺寸大小與系統(tǒng)性能之間做一個(gè)折中，牢靠近這個(gè)數(shù)值選擇一個(gè)適宜的電感。輸出電容選擇地ESR的電容降低輸出紋波電壓，可使用固態(tài)膽電容或多層陶瓷電容。可以依據(jù)下面公式進(jìn)展選擇：二極管選擇二極管額定電流應(yīng)大于LM2575的最大電流限制，反向電壓應(yīng)大于最1.2倍。隔離式DCDC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)方案常用的隔離DC/DC轉(zhuǎn)換主要分為三大類：5-4常見(jiàn)隔離式開(kāi)關(guān)電源分類DC/DC變換電路，把握芯片承受常用的UC3842或UC3843。UC3842是高性能固定頻率電流的把握器，主要用于AC/DC、DC/DC轉(zhuǎn)換電路。其主要應(yīng)用原理如下：電路由主電路、把握電路、啟動(dòng)電路和反響電路電路由主電路、把握電路、啟動(dòng)電路和反響電路4局部組成。主電路采用單端反激式拓?fù)?，它是升降壓斬波電路演化后加隔離變壓器構(gòu)成的，該電路具有構(gòu)造簡(jiǎn)潔，效率高，輸入電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。把握電路是整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的核心，把握的好壞直接打算了電源整體性能。這個(gè)電路承受峰值電流型雙環(huán)把握，即在電壓閉環(huán)把握系統(tǒng)中參與峰值電流UC3842TL431和光耦用單端反激式拓?fù)?，它是升降壓斬波電路演化后加隔離變壓器構(gòu)成的，該電路具有構(gòu)造簡(jiǎn)潔，效率高，輸入電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。把握電路是整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的核心，把握的好壞直接打算了電源整體性能。這個(gè)電路承受峰值電流型雙環(huán)把握，即在電壓閉環(huán)把握系統(tǒng)中參與峰值電流UC3842TL431和光耦PC817UC3842的1腳。誤差電壓與電流比較器的同相輸入端3腳經(jīng)采樣電阻采集到初級(jí)側(cè)電流進(jìn)2R4,C5UC3842的定時(shí)元“打嗝“限流等保護(hù)功能。MOS管可以把功率做的很大，與前面幾種設(shè)計(jì)方案相比電路構(gòu)造簡(jiǎn)潔，元器件參數(shù)確定比較困難，開(kāi)發(fā)本錢較高，因此需DC/DC隔離模塊。6、總結(jié)〔模擬〕模式的幾種常用的設(shè)計(jì)方案。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路不能做電源使用，只能用于沒(méi)模式的幾種常用的設(shè)計(jì)方案。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路不能做電源使用，只能用于沒(méi)有功率要求的芯片供電；線性穩(wěn)壓電路