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      電源模塊廠家?guī)闫饰龀S秒娫措娐纺K設(shè)計原理

       企業(yè)采用電源模塊是為了可以節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)時間,這樣企業(yè)產(chǎn)品可以加快生產(chǎn)速度更快進入市場為企業(yè)帶來利潤,由于各行業(yè)對于電源模塊的需求都是不盡相同,所以目前市場上不同供應(yīng)商推出多種不同的電源模塊的設(shè)計都是有所區(qū)別的,今天我們主要帶大家了解電源降壓控制電路模塊設(shè)計、LMZ14203H 電源模塊應(yīng)用電路及穩(wěn)壓電源設(shè)計方案。


      一、電源降壓控制電路模塊設(shè)計


        電子電 路通常都工作在正穩(wěn)壓輸出電壓下,而這些電壓一般都是由降壓穩(wěn)壓器來提供的。如果同時還需要負輸出電壓,那么在降壓-升壓拓撲中就可以配置相同的降壓控制 器。負輸出電壓降壓-升壓有時稱之為負反向,其工作占空比為 50%,可提供相當(dāng)于輸入電壓但極性相反的輸出電壓。其可以隨著輸入電壓的波動調(diào)節(jié)占空比,以―降壓或―升壓輸出電壓來維持穩(wěn)壓。


        圖1顯示了一款精簡型降壓-升壓電路,以及電感上出現(xiàn)的開關(guān)電壓。這樣一來該電路與標(biāo)準(zhǔn)降壓轉(zhuǎn)換器的相似性就會頓時明朗起來。實際上,除了輸出電壓和接地相反以外,它和降壓轉(zhuǎn)換器完全一樣。這種布局也可用于同步降壓轉(zhuǎn)換器。這就是與降壓或同步降壓轉(zhuǎn)換器端相類似的地方,因為該電路的運行與降壓轉(zhuǎn)換器不同。


      降壓-升壓電感要求平衡其伏特


        FET 開關(guān)時出現(xiàn)在電感上的電壓不同于降壓轉(zhuǎn)換器的電壓。正如在降壓轉(zhuǎn)換器中一樣,平衡伏特-微秒 (V-μs) 乘積以防止電感飽和是非常必要的。當(dāng) FET 為開啟時(如圖1 所示的 ton 間隔),全部輸入電壓被施加至電感。這種電感―點‖側(cè)上的正電壓會引起電流斜坡上升,這就帶來電感的開啟時間 V-μs 乘積。FET 關(guān)閉 (toff) 期間,電感的電壓極性必須倒轉(zhuǎn)以維持電流,從而拉動點側(cè)為負極。電感電流斜坡下降,并流經(jīng)負載和輸出電容,再經(jīng)二極管返 回。電感關(guān)閉時V-μs 乘積必須等于開啟時 V-μs 乘積。由于 Vin 和 Vout 不變,因此很容易便可得出占空比 (D) 的表達式:D=Vout/(Vout “ Vin)。這種控制電路通過計算出正確的占空比來維持輸出電壓穩(wěn)壓。上述表達式和圖 1 所示波形均假設(shè)運行在連續(xù)導(dǎo)電模式下。


        降壓-升壓電感必須工作在比輸出負載電流更高的電流下。只是輸入電流與輸出電流相加。對于和輸入電壓大小相等的負輸出電壓(D = 0.5)而言,平均電感電流為輸出的2倍。有趣的是,連接輸入電容返回端的方法有兩種,其會影響輸出電容的rms電流。


        典型的電容布局是在+Vin和Gnd之間,與之相反。利用這種輸入電容配置可降低輸出電容的rms 電流。然而,由于輸入電容連接至 ”Vout,因此 “Vout 上便形成了一個電容性分壓器。這就在控制器開始起作用以前,在開啟時間的輸出上形成一個正峰值。為了最小化這種影響,最佳的方法通常是使用一個比輸出電容 要小得多的輸入電容,請參見圖 2 所示的電路。輸入電容的電流在提供 dc 輸出電流和吸收平均輸入電流之間相互交替。rms電流電平在最高輸入電流的低輸入電壓時最差。因此,選擇電容器時要多加注意,不要讓其 ESR 過高。陶瓷或聚合物電容器通常是這種拓撲較為合適的選擇。


      降壓控制器在降壓


        必須要選擇一個能夠以最小輸入電壓減去二極管壓降上電的控制器,而且在運行期間還必須能夠承受得住 Vin 加 Vout 的電壓。FET 和二極管還必須具有適用于這一電壓范圍的額定值。通過連接輸出接地的反饋電阻器可實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié),這是由于控制器以負輸出電壓為參考電壓。只需精心選取少量組件的值,并稍稍改動電路,降壓控制器便可在負輸出降壓-升壓拓撲中起到雙重作用。


      二、LMZ14203H 電源模塊應(yīng)用電路


        此篇主要介紹了LMZ14203H特性、應(yīng)用范圍、參考設(shè)計電路以及電路分析,幫助大家縮短設(shè)計時間。


        LMZ14203H特性:集成屏蔽電感器、簡單的印刷電路板布線、使用外部的軟啟動電容器和高精度使能端,可以實現(xiàn)靈活的啟動時序控制、針對浪涌電流提供保護、輸入欠壓鎖定和輸出短路故障提供保護、結(jié)溫范圍-40°C至125°C、采用整塊的裸露焊盤和標(biāo)準(zhǔn)引腳,更易于裝配和制造、低輸出電壓紋波


        LMZ14203H典型應(yīng)用范圍包括:中間總線轉(zhuǎn)換到12V和24V電壓軌;應(yīng)用于時間受限項目;應(yīng)用于空間受限/高溫場合;應(yīng)用于負輸出電壓場合


        LMZ14203H內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖:

      LMZ14203H 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

       

      LMZ14203H參考設(shè)計電路:


      LMZ14203H參考應(yīng)用電路



      三、穩(wěn)壓電源的設(shè)計方案


        可知DC-DC變換的種類分為:隔離和非隔離。輸入輸出隔離雖然安全系數(shù)比較高,可是隔離變壓器會有漏磁和損耗等不利的缺點,從而會造成效率降低,根據(jù)本研究的要求,并沒有要求輸入輸出隔離,所以最終決定選擇的是非隔離方式,幾種方案如下:


      3.1 串聯(lián)開關(guān)電路


        占空比為D的PWM波控制開關(guān)管Q1,從而達到這樣的一個效果,交替導(dǎo)通或截止,再經(jīng)L和C濾波器在負載R上得到穩(wěn)定直流輸出電壓Uo。本電路屬于降壓型電路,題目要求的30--36V 的輸出電壓是實現(xiàn)不了的。


      3.2 并聯(lián)開關(guān)電路


        串聯(lián)開關(guān)電路與并聯(lián)開關(guān)電路原理很相似,但是此電路為升壓型電路,在開關(guān)導(dǎo)通的時候,電感開始儲能,在截止的時候,電感能量開始輸出。所以電感繞制只要是合理,就能達到題目要求的30-36V,并且輸出電壓Uo呈現(xiàn)連續(xù)平滑的特性。


      并聯(lián)開關(guān)電路


      3.3 串并聯(lián)開關(guān)電路


        下面是串并聯(lián)開關(guān)電路形式,也稱為升降壓式開關(guān)電路,反轉(zhuǎn)式開關(guān)電路。無論在開關(guān)管VT1之前的脈動直流電壓,高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓,此電路均能實現(xiàn) 功能。實際上,本電路是在串聯(lián)開關(guān)電路是通過在后加入一個并聯(lián)開關(guān)電路。用電感的儲能特性來實現(xiàn)升降壓,電路控制式比較復(fù)雜的。


        考慮到本設(shè)計是只需要升壓的,所以選擇方案二。(圖6)


      串并聯(lián)開關(guān)電路


        企業(yè)在對電源模塊的不同需求要相應(yīng)選擇合適的電源模塊,關(guān)于電源模塊更多技術(shù)資訊,歡迎大家瀏覽廣州能達電源技術(shù)有限公司官網(wǎng) http://www.sun-day.cn.


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