DCDC直流轉換電源

2022-10-08 14:30:02 字數 2669 閱讀 1322

理論與實踐總是相得益彰才完美,當然嵌入式程式設計與實際電源系統設計也要統一才能做出高效優質的dcdc直流轉換電源。有時候搞嵌入式的工程師們往往把微控制器、arm、dsp、fpga搞的得心應手,而一旦進行系統設計,到了給電源系統供電,雖然也能讓其精心設計的程式執行起來,但對於新手來說,有時可能效率低下,往往還有供電電流不足或過大引起這樣那樣的問題,本文十一大金律輕鬆搞定dcdc電源轉換電路設計。

第一條、搞懂dc/dc電源怎麼回事?

dc/dc電源電路又稱為dc/dc轉換電路,其主要功能就是進行輸入輸出電壓轉換。一般我們把輸入電源電壓在72v以內的電壓變換過程稱為dc/dc轉換。常見的電源主要分為車載與通訊系列和通用工業與消費系列,前者的使用的電壓一般為48v、36v、24v等,後者使用的電源電壓一般在24v以下。

不同應用領域規律不同,如pc中常用的是12v、5v、3.3v,模擬電路電源常用5v 15v,數位電路常用3.3v等,現在的fpga、dsp還用2v以下的電壓,諸如1.

8v、1.5v、1.2v等。

在通訊系統中也稱二次電源,它是由一次電源或直流電池組提供乙個直流輸入電壓,經dc/dc變換以後在輸出端獲乙個或幾個直流電壓。

第二條、需要知道的dc/dc轉換電路分類

dc/dc轉換電路主要分為以下三大類:

①穩壓管穩壓電路。②線性 (模擬)穩壓電路。③開關型穩壓電路

第三條、最簡單的穩壓管電路設計方案

穩壓管穩壓電路電路結構簡單,但是帶負載能力差,輸出功率小,一般只為晶元提供基準電壓,不做電源使用。比較常用的是併聯型穩壓電路。選擇穩壓管時一般可按下述式子估算:

(1)uz=vout;(2)izmax=(1.5-3)ilmax;(3)vin=(2-3)vout這種電路結構簡單,可以抑制輸入電壓的擾動,但由於受到穩壓管最大工作電流限制,同時輸出電壓又不能任意調節,因此該電路適應於輸出電壓不需調節,負載電流小,要求不高的場合,該電路常用作對供電電壓要求不高的晶元供電。

第四條、基準電壓源晶元穩壓電路

穩壓電路的另一種形式,有些晶元對供電電壓要求比較高,例如ad da晶元的基準電壓等,這時常用的一些電壓基準晶元如tl431、mc1403,ref02等。tl431是最常用基準源晶元,有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準電壓源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設定到從vref(2.

5v)到36v範圍內的任何值。

第五條、串聯型穩壓電源的電路認識

串聯型穩壓電路屬直流穩壓電源中的一種,其實是在三端穩壓器出現之前比較常用的直流供電方法,在三端穩壓器出現之前,串聯穩壓器通常有op放大器和穩壓二極體構成誤差檢測電路,一般電路中op放大器的反向輸入端子與輸出電壓的檢測訊號相連,正向輸入端子與基準電壓vref相連,vs=vout*r2/(r1+r2)。由於放大訊號δvs為負值,控制電晶體的基級電壓下降,因此輸出電壓減小在正常情況下,必有vref=vs=vout*r2/(r1+r2),調整r1,r2之比可設定所需要的輸出電壓值。其實負載大小可以把三極體換成達林頓管等等,這種串聯型穩壓電路做組成的直流穩壓電源處理不當,極易產生振盪。

現在沒有一定模擬功底的工程師,一般現在不用這種方法,而是直接採用整合的三端穩壓電路,進行dc/dc轉換電路的使用。  第六條、線性(模擬)整合穩壓電路常用設計方案

線性穩壓電路設計方案主要以三端整合穩壓器為主。三端穩壓器,主要有兩種:

一種輸出電壓是固定的,稱為固定輸出三端穩壓器,三端穩壓器的通用產品有78系列(正電源)和79系列(負電源),輸出電壓由具體型號中的後面兩個數字代表,有5v,6v,8v,9v,12v,15v,18v,24v等檔次。輸出電流以78(或79)後面加字母來區分。l表示0.

1a,m表示0.5a,無字母表示1.5a,如78l05表求5v 0.

1a。另一種輸出電壓是可調的線性穩壓電路,稱為可調輸出三端穩壓器,這類晶元代表是是lm317(正輸出)和lm337(負輸出)系列。其最大輸入輸出極限差值在40v,輸出電壓為1.2v-35v(-1.

2v--35v)連續可調,輸出電流為0.5-1.5a,輸出端與調整端之間電壓在1.

25v,調整端靜態電流為50ua。

其基本原理相同,均採用串聯型穩壓電路。**性整合穩壓器中,由於三端穩壓器只有三個引出端子,具有外接元件少,使用方便,效能穩定,**低廉等優點,因而得到廣泛應用。

第七條、dcdc轉換開關型穩壓電路設計方案

上面所述的幾種dcdc轉換電路都屬於串聯反饋式穩壓電路,在此種工作模式中整合穩壓器中調整管工作**性放大狀態,因此當負載電流大時,損耗比較大,即轉換效率不高。因此使用整合穩壓器的電源電路功率都不會很大,一般只有2-3w,這種設計方案僅適合於小功率電源電路。

採用開關電源晶元設計的dcdc轉換電路轉化效率高,適用於較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應用,常用的分為非隔離式的開關電源與隔離式的開關電源電路。

dcdc轉換開關型穩壓電路設計方案,採用開關電源晶元設計的dcdc轉換電路轉化效率高,適用於較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應用,常用的分為非隔離式的開關電源與隔離式的開關電源電路。當然開關電源基本的拓撲包括降壓型、公升壓型、公升降壓型及反激、正激、橋式變化等等。

第八條、非隔離式dcdc開關轉換積體電路晶元電路設計方案

dc-dc開關轉換積體電路晶元,這類晶元的使用方法與第六條中的lm317非常相似,這裡用l4960舉例說明,一般是先使用50hz電源變壓器進行ac-ac變換,將~220v降至開關電源整合轉換晶元輸入電壓範圍比如1.2~34v,由l4960進行dc-dc變換,這時輸出電壓的變化範圍下可調至5v,上調至40v,最大輸出電流可達2.5a(還可以接大功率開關管進行擴流),並且內設完善的保護功能,如過流保護、過熱保護等。

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