電源降壓怎么辦?控制模塊把你幫
發(fā)布時(shí)間:2014-11-22 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】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(shí)還需要負(fù)輸出電壓,那么在降壓—升壓拓?fù)渲芯涂梢耘渲孟嗤慕祲嚎刂破?。那么怎么設(shè)計(jì)電源降壓控制電路模塊呢?請看下文。
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(shí)還需要負(fù)輸出電壓,那么在降壓—升壓拓?fù)渲芯涂梢耘渲孟嗤慕祲嚎刂破鳌X?fù)輸出電壓降壓—升壓有時(shí)稱之為負(fù)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(dòng)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(huì)頓時(shí)明朗起來。實(shí)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?yàn)樵撾娐返倪\(yùn)行與降壓轉(zhuǎn)換器不同。
FET 開關(guān)時(shí)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(shí)(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(diǎn)‖側(cè)上的正電壓會(huì)引起電流斜坡上升,這就帶來電感的開啟時(shí)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(dòng)點(diǎn)側(cè)為負(fù)極。電感電流斜坡下降,并流經(jīng)負(fù)載和輸出電容,再經(jīng)二極管返回。電感關(guān)閉時(shí)V-μs 乘積必須等于開啟時(shí) 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(dá)式:D=Vout/(Vout “ Vin)。這種控制電路通過計(jì)算出正確的占空比來維持輸出電壓穩(wěn)壓。上述表達(dá)式和圖 1 所示波形均假設(shè)運(yùn)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(fù)載電流更高的電流下。只是輸入電流與輸出電流相加。對(duì)于和輸入電壓大小相等的負(fù)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(huì)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(gè)電容性分壓器。這就在控制器開始起作用以前,在開啟時(shí)間的輸出上形成一個(gè)正峰值。為了最小化這種影響,最佳的方法通常是使用一個(gè)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(shí)最差。因此,選擇電容器時(shí)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?fù)漭^為合適的選擇。
必須要選擇一個(gè)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(yùn)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(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié),這是由于控制器以負(fù)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(dòng)電路,降壓控制器便可在負(fù)輸出降壓—升壓拓?fù)渲衅鸬诫p重作用。
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