DC-DC器件选型

1、DC-DC电源1、开关电源概述2、开关电源主要技术指标3、开关电源拓扑结构4、buck电路分析5、buck电路器件选型概述一.DC converter理想参数： 1.输出电压为平滑的直流电压，无交流谐波分量 2.输出阻抗为零（电源内阻为零） 3.快速的动态响应 4.效率高，体积小二.DC&linear比较优点优点缺点缺点DC-DC converter效率高，调节灵活，高输出电流输出纹波，开关噪声大，瞬时恢复时间较慢，造价高linear噪声小，造价低，结构简单，输出纹波低效率低，只能降压概述开关电源的分类:1、按电气特性分为：隔离和非隔离两种形式 隔离电源和非隔离电源的本质区别是输入输出

2、是否相互隔离，通俗的讲是输入输出是否共地；2、隔离电源按结构形式可分为：正激式和反激式开关电源主要技术指标主要技术参数：1、输入电压范围2、输入频率范围3、输入有效值电流 电源正常工作时的输入电流有效值4、空载输入功率 开关电源输出空载时的有效输入功率。 典型值：120V0.3W；240V0.5W5、输出电压范围6、输出电流或功率开关电源主要技术指标8、线性调整率 额定负载情况输入最低电压和最高电压时的输出电压差 与额定输出电压的百分比。典型值：0.5%9、负载调整率 额定输入电压下最小负载和最大负载的输出电压差与额 定输出电压的百分比。典型值：0.5%10、输出纹波及噪声 典型值：1%11、

3、启动时间 典型值：10ms13、输出过流保护 常规时下降80%正常电压或降为0V为过流保护，目前 输出过流保护范围：1.12.0倍额定电流，通常可自动 恢复。14、输出过压保护 目前输出过压保护点范围：1.11.5倍额定电压。 15、输出短路保护 开关电源拓扑结构串联型（buck converter）D = Ton/(Toff+Ton); D：占空比Ton：一周期内管Q的导通时间Toff：一周期内管Q的截止时间开关电源拓扑结构并联型（boost converter）D = Ton/(Toff+Ton); D：占空比Ton：一周期内管Q的导通时间Toff：一周期内管Q的截止时间开关电源拓扑结构倒

4、极性（buck-boost converter）D=VO/(VIN+VO),CCMD = Ton/(Toff+Ton); D：占空比Ton：一周期内管Q的导通时间 Toff：一周期内管Q的截止时间Note:三种拓扑的占空比D，随着VIN增大而减小buck电路分析Buck电路等效电路模型1、当开关S置于1时，电感流量增加，电感储能，电感两端的电压极性与上图标识相同；2、当开关置于2时，电感电流减小，电感释能，电感端电压极性倒置。3、当电源处于稳态时，一周期内电感电流的平均增量为0，即处于伏秒平衡状态。buck电路分析 根据电感电流是否连续，buck电路可分为：A、连续电流模式CCM；B、不连续电

5、流模式DCM；C、边界或边界线导通模式。buck电路分析 CCM模式的基本关系buck电路分析 DCM模式的基本关系反馈方式：反馈方式： 电压控制模式 电流控制模式优点：对输出负载变化响应好；优点：对输入电压的变化和负载的变化缺点：对输入电压和负载电流 响应快，瞬时峰电流限制功能； 响应慢，因为它需等负 缺点：D0.5开环不稳定，峰值电流和 载电压变化才能调节。 平均电流难以校正，容易发生次 谐波振荡。buck电路分析 电源电源ICIC选型选型：1、电源IC的主要参数要求：输入电压Vin、输出电压Vo、最大输出 电流Iomax。负载的工作电流一般选择为IC最大电流的80%。2、性能要求：一般情

6、况下根据精度、效率、噪声、体积等情况选择 相应的电源IC。例如射频供电需选择低噪声的电源IC，一些小 模块对体积有要求的需选择封装小、开关频率高的电源IC 3、成本方面的要求。buck电路器件选型buck电路器件选型电感选型：电感选型：在buck电路中电感是一个功率器件，起着电生磁、磁生电的作用，它在电路中的特点如下：电感过小-纹波电流过大导致输出纹波电压过大电感过大-对电流有抑制能力强，导致动态响应不好电感饱和，电流急剧增加，电感温度升高，影响其它器件寿命。buck电路器件选型电感选型步骤电感选型步骤 电感公式推导 正常工作电流应当是饱和电流和温升电流之间最小值的80%，设计时留裕量。温升电

7、流：当电感工作时温度比原来增加若干度（一般定义为40度）时 的电流值。 饱和电流：一般是指电感值下降到30%时的电流 器件选型器件选型输入电容输入电容：目的：保持输入电压稳定在一定范围内buck电路器件选型输出滤波电容选型：输出滤波电容选型：电容等效模型 纹波电压由进入电容的电流、电容的寄生电阻ESR、寄生电容ESL和电容容量决定。 图中iL是电感的电流，iLIo时，电感上的 电流不仅能满足负载的消耗，同时还有剩 余，剩余部分给电容充电；电容充电过程 中由于ESR和C的作用会产生压差。 充电过程中ESR产生的最大压差为 ESR*0.5 I 充电过程中C引起的压差 =T* I /（8*C）buck电路器件选型 上一页描述的是电容充电过程中产生的压差 即纹波电压，同理当iL Io时，电容放电，同 样会产生一个方向相反大小相同的压差。所 以最终的纹波电压为 U=T* I /（4*C）+ESR* I T为开关周期 buck电路器件选型MOS管选型：管选型：1、确定MOS管的额定电压；2、确定MOS管的额定电流，该电流是负载 最大电流；3、计算损耗，主要包括阻抗损耗和开关损耗 阻抗损耗主要由MOS管的导通电阻（Rdson）决定 导通损耗=Irms2*Rdson 交越损耗是MOS管处于半导