DC/DC是指將一�(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電�,也稱為直流斬波��
DC/DC 【中文解釋】就是指直流�(zhuǎn)直流電源�
概念
這種技�(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電�(dòng)車的無級(jí)變速和控制,同�(shí)使上述控制獲得加速平�(wěn)、快速響�(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電�(20~30)%。直流斬波器不僅能起�(diào)壓的作用(開關(guān)電源)� 同時(shí)還能起到有效地抑制電�(wǎng)�(cè)諧波電流噪聲的作用�
DC/DC變換是將原直流電通過�(diào)整其PWM(占空比)來控制輸出的有效電壓的大小�
DC/DC�(zhuǎn)換器又可以分為硬開關(guān)(Hard Switching)和軟開�(guān)(Soft Switching)兩�。硬開關(guān)DC/DC�(zhuǎn)換器的開�(guān)器件是在承受電壓或流過電流的情況下,開通或�(guān)斷電路的,因此在開通或�(guān)斷過程中將會(huì)�(chǎn)生較大的交疊損�,即所謂的開關(guān)損耗(Switching loss)。當(dāng)�(zhuǎn)換器的工作狀�(tài)一定時(shí)開關(guān)損耗也是一定的,而且開關(guān)頻率越高,開�(guān)損耗越�,同�(shí)在開�(guān)過程中還�(huì)激起電路分布電感和寄生電容的振蕩,帶來附加損�,因此,硬開�(guān)DC/DC�(zhuǎn)換器的開�(guān)頻率不能太高。軟開關(guān)DC/DC�(zhuǎn)換器的開�(guān)�,在開通或�(guān)斷過程中,或是加于其上的電壓為零,即零電壓開�(guān)(Zero-Voltage-Switching,ZVS),或是通過開關(guān)管的電流為零,即零電流開�(guān)(Zero-Current·Switching,ZCS�。這種軟開�(guān)方式可以顯著地減小開�(guān)損耗,以及開關(guān)過程中激起的振蕩,使開關(guān)頻率可以大幅度提高,為轉(zhuǎn)換器的小型化和模塊化�(chuàng)造了條件。功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)是�(yīng)用較多的開關(guān)器件,它有較高的開關(guān)速度,但同時(shí)也有較大的寄生電�。它�(guān)斷時(shí),在外電壓的作用�,其寄生電容充滿電,如果在其開通前不將這一部分電荷放掉,則將消耗于器件�(nèi)�,這就是容性開通損�。為了減小或消除這種損�,功率場(chǎng)效應(yīng)管宜采用零電壓開通方式(ZVS�。絕緣柵雙極性晶體管(Insulated Gate Bipolar tansistor,IGBT)是一種復(fù)合開�(guān)器件,關(guān)斷時(shí)的電流拖尾會(huì)�(dǎo)致較大的�(guān)斷損�,如果在�(guān)斷前使流過它的電流降到零,則可以顯著地降低開�(guān)損�,因此IGBT宜采用零電流(ZCS)關(guān)斷方�。IGBT在零電壓條件下關(guān)斷,同樣也能減小�(guān)斷損�,但是MOSFET在零電流條件下開通時(shí),并不能減小容性開通損�。諧振轉(zhuǎn)換器(ResonantConverter ,RC�、準(zhǔn)諧振�(zhuǎn)換器(Qunsi-Tesonant Converter,QRC)、多諧振�(zhuǎn)換器(Multi-ResonantConverter,MRC)、零電壓開關(guān)PWM�(zhuǎn)換器(ZVS PWM Converter�、零電流開關(guān)PWM�(zhuǎn)換器(ZCS PWM Converter�、零電壓�(zhuǎn)換(Zero-Voltage-Transition,ZVT)PWM�(zhuǎn)換器和零電流�(zhuǎn)換(Zero- Voltage-Transition,ZVT)PWM�(zhuǎn)換器等,均屬于軟開關(guān)直流�(zhuǎn)換器。電力電子開�(guān)器件和零開關(guān)�(zhuǎn)換器技�(shù)的發(fā)展,促使了高頻開�(guān)電源的發(fā)��
1. |
DC loop signaling (Direct Current)
直流�(huán)路信� |
2. |
current, direct (dc)
直流電流 |
3. |
dc offset
直流偏移,直流偏置 |
4. |
dc isolation
直流隔離 |
5. |
dc holdover
直流蓄冷 |
6. |
dc filter
直流濾波� |
7. |
direct-current (dc)
直流電流 |
8. |
direct current (DC)
直流電流 |
9. |
DC-restore amplifiers
直流恢復(fù)放大� |
10. |
DC-to-DC Converter Unit
直流-直流�(zhuǎn)換單� |
一.DC-DC電路�(shè)�(jì)至少要考慮以下條件�
1.外部輸入電源電壓的范�,輸出電流的大小�
2. DC-DC輸出的電�,電�,系�(tǒng)的功率值�
�.基于以上兩點(diǎn)選擇PWM IC要考慮�
1. PWM IC的輸入電��
2.PWM開關(guān)的頻率,這一�(diǎn)的選擇關(guān)系到系統(tǒng)的效�。對(duì)�(chǔ)能電�,電容的大小的選擇也有一定影��
3.MOS管的所能夠承受的額定電流及其額定功�,如果DC-DC IC�(nèi)部自帶MOS,只需要考慮IC輸出的額定電流�
4. MOS的開�(guān)電壓Vgs大小及承受電��
�.電感(L1),二極管(CR1),電�(C2)的選�
1.電感量:大小選擇主要由開�(guān)頻率決定,大小會(huì)影響電源紋波;額定電流,電感的�(nèi)阻選擇由系統(tǒng)功耗決定�
2.二極管:通常都用肖特基二極管。選擇時(shí)要考濾反向電壓,前向電�,一般情況反向電壓為輸入電源電壓的二�,前向電流為輸出電流的兩��
3.電容:電容的選擇基于開關(guān)的頻�,系�(tǒng)紋波的要求及輸出電壓的要�。容量和電容�(nèi)部的等效電阻決定紋波大小(�(dāng)然和電感也有�(guān))�
如何得到一�(gè)電源紋波相對(duì)較小、對(duì)系統(tǒng)其他電路干擾相對(duì)較小,而且相對(duì)�(wěn)定可靠的DC-DC電路,需要對(duì)以上電路的原理做如下修改�
1.輸入部分:電源輸入端需要加電感電容濾波。目的:由于MOS管的開關(guān)及電感在瞬間的變化會(huì)造成輸入電源的波�(dòng),尤其是在系�(tǒng)耗電波動(dòng)較大�(shí),影響更為明��
2.輸出部分�
(1)假定C2的選擇的100uF是正確的,我們想得到更小的紋波,可以�100uF的電容改成兩�47uF的電�(基于相同類型的電�);如果100uF電容采用的是鋁電�,可以在原來的基�(chǔ)上加一�10uF的磁片電容或鉭電��
(2)在輸出端再加一顆電容和一顆電容對(duì)原來的電源做一�(gè)LC濾波,會(huì)得到一�(gè)紋波更小的電��
PCB布線�(shí),應(yīng)注意幾點(diǎn)�
1.輸入電源與MOS的連線要盡可能的粗�
2. Vgs也要粗一�(diǎn),千萬不要以為粗�(xì)沒關(guān)��(注:一般系�(tǒng)功率相對(duì)較低�(shí),輸出電流不�,粗�(xì)的影響不明顯)�(guān)鍵時(shí)刻會(huì)影響電源的穩(wěn)定��
3. CR1,L1盡量靠近Q1。C2盡量靠近L1�
4.反饋電阻的線盡量�(yuǎn)離電感L1�
5.反饋電壓的地與系�(tǒng)的地盡量的近,保持在一�(gè)電位上�
6. CR1的地線千萬要�,在MOS的打開的�(shí)間里,L1的電流是由CR1的通路提供,即由地流向L1�
在常見的DC/DC變換器中,有很多的應(yīng)用技巧是不為工程師所掌握�� �(xiàn)拿UTC P3596�(yīng)用電路來作一�(gè)說明,與諸位分享交流�
DC-DC�(yīng)用技巧一
�(dāng)我們用這�(gè)電路做好Buck以后,電感量�(dá)到其Spec.的要�,卻�(fā)�(xiàn)�(fù)載調(diào)整率過低。這種情況�,很多同�(xué)都認(rèn)為芯片品�(zhì)問題等等� 其實(shí)由于芯片的半�(dǎo)體工藝不能使�(nèi)部的�(yùn)放的帶寬(bandwidth)做的很大。所以我們所做的要么就是屏蔽�(nèi)部的�(yùn)�(象我們常見的384X電路1�2pin的連接方法);要么就是外部來補(bǔ)�,在R1上并一�(gè)無極性電容加速內(nèi)部運(yùn)放對(duì)輸出電壓的反�(yīng)�
分析也不是僅針對(duì)UTC P3596的芯�,適用于全部的DC/DC,及其它的開�(guān)電源�
開關(guān)電源作為一�(gè)反饋系統(tǒng),當(dāng)我們選用一�(gè)�(yùn)放來做PID(比例積分微分),而我們選用運(yùn)放要求的帶寬要有足夠的大,相�(yīng)的相位裕度也比較�(�(dāng)然在一定的性價(jià)比條件下)� 用于適應(yīng)響應(yīng)反饋中采樣的低頻至高頻的信號(hào)!
我們做低成本的充電�,可以用�(wěn)壓管� 功率再大一�,就選用TL431(�(nèi)部一�(gè)�(yùn)放加晶體�)� �(duì)于精度要求更好的,我們肯定不�(huì)用TL431或穩(wěn)壓管� 呵呵~~~~�(jié)論還是自己分析會(huì)比較�!!!�(duì)于很多開�(guān)電源工程師來說,一但調(diào)試搞不定,就�(huì)說補(bǔ)償沒�(diào)�/變壓器沒繞好~~~原因?yàn)�?
我們首先看一�,UC384X�(nèi)部結(jié)�(gòu)�(注意�1/2腳之間的�(yùn)�)�
如果我們把2腳接�,用1腳作為反饋端;這實(shí)際上,就是把這�(gè)�(nèi)部的�(yùn)放接成一�(gè)跟隨器。就是把這�(gè)�(yùn)放給屏蔽�!
DC-DC�(yīng)用技巧二
在很多情況下,突然撤去負(fù)載或輸入�(shí),導(dǎo)致Buck電路�(nèi)部的MOSFET損壞�
分析原因:基本上是輸出級(jí)的能量無處泄�,一種是自然放電,一種就�(huì)反灌!
基本上解決的方法就是在這樣的Buck電路�,輸入級(jí)至輸出級(jí)反方向接一�(gè)二極管�
延伸:為什么我�?cè)陂_�(guān)電源中所�(yīng)用的MOSFET中會(huì)集成一�(gè)反向的體二極管啦!同樣我�?cè)谟肰R(7805/7808 etc.)盡量�(huì)加一�(gè)反向二極��
DC-DC�(yīng)用技巧三
也有很多人說,短路電流大或者短路效果不明顯�
碰到這樣的可以嘗試換一�(gè)線徑來繞制這�(gè)電感,因?yàn)椴煌木€徑在相同的磁環(huán)(磁棒)上都可以繞制到需求的電感量。但不同的線�(jīng)�(huì)�(chǎn)生不同的ESR(等效電阻),而這�(gè)電阻是總�(fù)荷的一部分!