DC-DC介紹教學(xué)講解課件

DC-DC

介紹何謂DC-DC？廣義：DC-DC的意思是直流變(到)直流(不同直流電壓值的轉(zhuǎn)換)，只要符合這個(gè)定義都可以叫DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括LDO。狹義：但是一般的說(shuō)法是把直流變(到)直流通過(guò)開關(guān)方式實(shí)現(xiàn)的器件叫DC-DC。LDO電路工作原理：取樣電壓加在比較器A的同相輸入端，與加在反相輸入端的基準(zhǔn)電壓Uref相比較（參考電壓由IC內(nèi)部的帶隙參考源產(chǎn)生），兩者的差值經(jīng)過(guò)誤差放大器A放大后，控制串聯(lián)調(diào)整管的壓降，從而穩(wěn)定輸出電壓。當(dāng)輸出電壓Uout降低時(shí)，基準(zhǔn)電壓與取樣電壓的差值增加，比較放大器輸出的驅(qū)動(dòng)電流增加，串聯(lián)調(diào)整管壓降減小，從而使輸出電壓升高。相反，若輸出電壓Uout超過(guò)所需要的設(shè)定值，比較放大器輸出的前驅(qū)動(dòng)電流減小，從而使輸出電壓降低。DC-DC的類型DC-DC開關(guān)電感式BuckBoost開關(guān)電容式ChargePumpBuck電路Buck電路：降壓斬波電路，基本特征為：輸出電壓不高于輸入電壓，輸入電流是不連續(xù)的，輸出電流為連續(xù)的。在一個(gè)周期內(nèi)，開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為Ton，關(guān)斷時(shí)間為Toff，則負(fù)載電壓的平均值為：TonUo=Ui*

Ton+ToffBuck電路開關(guān)管閉合時(shí)，L1上的電能量為：(Ui-Uo)*(-I)*Ton開關(guān)管打開時(shí)，L1上的電能量為：(-Uo)*I*Toff根據(jù)能量守恒，(Ui-Uo)*(-I)*Ton=(-Uo)*I*Toff(Ui-Uo)*Ton=

Uo*ToffTon

Uo=

Ton+ToffBoost電路Boost電路：升壓斬波電路，基本特征為：輸出電壓不低于輸入電壓，輸入電流與輸出電流一樣為連續(xù)的。在一個(gè)周期內(nèi)，開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為Ton，關(guān)斷時(shí)間為Toff，則負(fù)載電壓的平均值為：

Ton+ToffUo=Ui*

ToffBoost電路開關(guān)管閉合時(shí)，L1上的電能量為：Ui*(-I)*Ton開關(guān)管打開時(shí)，L1上的電能量為：(Ui-Uo)*I*Toff根據(jù)能量守恒，

Ui*(-I)*Ton=(Ui-Uo)*I*Toff

Ui*Ton=(Uo-Ui)*Toff

Ton+Toff

Uo=

ToffBoost電路電感L1：作用為貯能，通路時(shí)輸入的電流轉(zhuǎn)成磁能儲(chǔ)存，斷路時(shí)磁能轉(zhuǎn)成電流輸出。電感的磁體不能太小，否則會(huì)使得貯能不充分，導(dǎo)致升壓能力不足，過(guò)流能力要求盡量大，因?yàn)橥ǔ］斎腚娏鲿?huì)比較大。電容C1：作用為穩(wěn)壓，抑制輸出紋波，電容不能太小，否則帶負(fù)載能力不足，但也不宜過(guò)大，否則充放電時(shí)間會(huì)長(zhǎng)，耐壓值要求盡量高，因?yàn)橥ǔ］敵鲭妷罕容^高。二極管D：作用為防倒灌，導(dǎo)通壓降要求盡量小。Boost電路舉例：LCM串聯(lián)背光IC，將電池電壓升壓，輸出一個(gè)40V的電壓。ChargePump電路Chargepump電路：電荷泵升壓電路，工作工程為：首先電容貯存能量，然后以受控方式讓電容釋放能量，與當(dāng)時(shí)電源的供電形成疊加，最終能輸出一個(gè)更高的電壓。貯存階段：S1和S4閉合，S2和S3斷開，電容充電，電容兩端形成一個(gè)與Vin同向的等值電壓；釋放階段：S1和S4斷開，S2和S3閉合，因電容的負(fù)極C-被抬高到與Vin相同的電壓，電容的正極C+（即Vout）即變?yōu)?*Vin；ChargePump電路舉例：充電寶IC，將電池電壓升壓，輸出一個(gè)5V的電壓。電容CFLY：作用為貯能，電容的大小影響電荷泵的負(fù)載調(diào)整率和輸出驅(qū)動(dòng)能力，電容越大，驅(qū)動(dòng)能力越強(qiáng)。電容Cout：作用為穩(wěn)壓，其大小影響驅(qū)動(dòng)能力，系統(tǒng)穩(wěn)定性以及Vout上的紋波大小。Cout太小，輸出不穩(wěn)定，Cout太大，充電時(shí)電源輸入電流就大，放電時(shí)間也更長(zhǎng)。ChargePump電路開關(guān)管S1,S2和S7,S8導(dǎo)通，S3~S6斷開，電源一邊給CFLY1充電，一邊通過(guò)CFLY2放電。ChargePump電路開關(guān)管S3~S6導(dǎo)通，S1,S2和S7,S8斷開，電源一邊給CFLY2充電，一邊通過(guò)CFLY1放電。優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

LDOBUCK輸出紋波小輸出紋波大，開關(guān)噪聲大成本低成本高（功率電感）外圍器件少，占用面積小外圍器件多，占用面積大效率低（輸入輸出壓差不宜大）效率高帶負(fù)載能力弱（受限于自身發(fā)熱和效率問(wèn)題）帶負(fù)載能力強(qiáng)

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