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DC-DC功能概述-DC-DC降壓(Buck)電路恒壓限流原理分析-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2019-05-09 

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DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流

DC-DC概述

DC-DC是一種在直流電路中將一個電壓值的電能變?yōu)榱硪粋€電壓值的電能的裝置,其采用微電子技術,把小型表面安裝集成電路與微型電子元器件組裝成一體而構(gòu)成。


DC-DC性能

1.輸入輸出端的電壓均為平滑直流,無交流諧波分量


2.輸出阻抗為零


3.快速動態(tài)響應,抑制能力強


4.高效率小型化


DC-DC降壓(Buck)電路恒壓限流原理

隨著電子技術的發(fā)展,以及消費類電子設備的廣泛使用,對高效直流電源變換(DC-DC)的研究與應用成為日益重要的課題。DC-DC電路以其優(yōu)異的特性,在大多數(shù)消費類電子設備中,替代了線性電源變換線路成為了主要應用對象。本文針對DC-DC Buck電路,簡析其電壓和電流的控制原理。


DC-DC電路分為電壓模式和電流模式控制兩種類型,基本原理都是誤差放大器的輸出與三角波比較產(chǎn)生PWM,PWM信號驅(qū)動功率管實現(xiàn)變換。區(qū)別就是電壓模式的三角波來自三角波發(fā)生器,電流模式的三角波來自電感的電流。


關于電壓模式、電流模式的優(yōu)缺點這里就不展開了,下面注意一下每張圖中的圓圈,下面有兩張圖,分別代表兩種模式控制類型的DC-DC芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,紅圈內(nèi)有誤差放大器和誤差放大器的補償端。


電壓模式(TPS40057):


DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流


電流模式(MP2307):


DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流


這些DCDC電路電壓調(diào)節(jié)的基本思路:

輸出端通過分壓電阻將輸出電壓采樣到FB(VFB)端,也就是反饋端,與基準電壓對比后通過運放輸出一個電壓,與三角波對比,產(chǎn)生PWM信號,驅(qū)動功率管,實現(xiàn)電壓的閉環(huán)控制。補償端接RC補償電路,實現(xiàn)電路快速穩(wěn)定響應。

典型應用電路(MP2307,輸出3.3V):


DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流


那么問題來了,電流調(diào)節(jié)(限流)怎么實現(xiàn)?

經(jīng)典的DCDC控制IC TL494 內(nèi)置了倆誤差放大器,實現(xiàn)電壓和限流的調(diào)節(jié):


TL494內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖:


DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流


TL494 恒壓限流典型應用,輸出5V 10A,調(diào)節(jié)R1和R2的比例可以調(diào)節(jié)限流大小,右下角R13 0.1Ω:


DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流


一般的DCDC控制芯片,以MP2307為主:

內(nèi)部只有一個誤差放大器,我們可以外掛一個,實現(xiàn)電流的控制,下圖運放左側(cè)肖特基陽極直接接到MP2307的 6腳,COMP腳,也就是內(nèi)部誤差放大器的輸出端,原有電壓調(diào)節(jié)電路不變,原輸出的負極變?yōu)橄聢D的OUT-,調(diào)節(jié)下圖電位器可以實現(xiàn)限流的調(diào)節(jié)。


當流過R2的電流*R2電阻大于運放3腳電壓,運放將COMP端拉低,占空比變小,電路輸出電壓(電流)降低,直到保持運放同相端反相端電壓相等,實現(xiàn)限流調(diào)節(jié)。


DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流


DC-DC功能

一、隔離:

1、噪聲隔離:(模擬電路與數(shù)字電路隔離、強弱信號隔離)

2、安全隔離:強電弱電隔離\IGBT隔離驅(qū)動\浪涌隔離保護\雷電隔離保護(如人體接觸的醫(yī)療電子設備的隔離保護)

3、接地環(huán)路消除:遠程信號傳輸\分布式電源供電系統(tǒng)


二、電壓變換:

升壓變換\降壓變換\交直流轉(zhuǎn)換(AC/DC、DC/AC)\極性變換(正負極性轉(zhuǎn)換、單電源與正負電源轉(zhuǎn)換、單電源與多電源轉(zhuǎn)換)


三、保護:

短路保護、過壓保護、欠壓保護、過流保護、其它保護


四、降噪:

采用有源濾波


五、穩(wěn)壓:

交流市電供電\遠程直流供電\分布式電源供電系統(tǒng)\電池供電


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