使用電源IC開(kāi)關(guān)穩壓器與線(xiàn)性穩壓器進(jìn)行DC-DC轉換

關(guān)鍵要點(diǎn)

• 線(xiàn)性穩壓器是更簡(jiǎn)單的穩壓器，可降低輸入電壓。目標是將輸出設置為特定的直流電壓。
• 開(kāi)關(guān)穩壓器提供更高的效率，但它們可能更復雜并產(chǎn)生開(kāi)關(guān)噪聲。
• 這兩種類(lèi)型的穩壓IC仍然可以組合在一起，以在所需的電壓和電流下提供穩定的功率輸出。

該電機控制板可受益于開(kāi)關(guān)穩壓器與線(xiàn)性穩壓器

當大多數設計人員談?wù)摴β收{節和DC-DC轉換時(shí)，他們關(guān)注的是效率，而談?wù)摰氖情_(kāi)關(guān)穩壓器。當比較開(kāi)關(guān)穩壓器與線(xiàn)性穩壓器時(shí)，這是有道理的。對于低電平電路，高效開(kāi)關(guān)穩壓器可作為電源IC提供。那么，線(xiàn)性穩壓器在DC-DC轉換領(lǐng)域的哪些方面，以及您如何將其用于功率調節策略？

通常，您是使用開(kāi)關(guān)穩壓器還是線(xiàn)性穩壓器，還是級聯(lián)穩壓器的組合，取決于未穩壓電源的性質(zhì)。如果專(zhuān)門(mén)設計電源穩壓器以適應電源的行為，則可以減少元件數量和系統復雜性。下面介紹了每種類(lèi)型的穩壓器如何在DC-DC轉換中發(fā)揮作用，以及如何設計電路以適應非穩壓電源。

開(kāi)關(guān)穩壓器與線(xiàn)性穩壓器在電源轉換中的應用

開(kāi)關(guān)穩壓器和線(xiàn)性穩壓器用于各種系統，多個(gè)穩壓器可以級聯(lián)（即串聯(lián)放置）。轉換為高直流電壓后，通常使用另一個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器/VRM為特定電路模塊提供所需的輸出電壓?；蛘?，您可以在輸出級上使用線(xiàn)性穩壓器提供具有一定裕量的穩定輸出。這是放置低壓差穩壓器的典型位置。

適應交流電源

上述策略設計用于在非穩壓直流和穩壓直流之間進(jìn)行轉換，但它也可以與交流線(xiàn)路輸入一起使用。為此，只需在第一個(gè)開(kāi)關(guān)轉換器的輸入端放置一個(gè)全波二極管電橋即可。

開(kāi)關(guān)轉換器會(huì )在未穩壓的輸入交流電流上引起諧波失真，從而降低穩壓器的整體效率。因此，使用功率因數校正（PFC）電路來(lái)平滑交流電流尖峰，并使輸入交流電流呈正弦狀，并帶有一些紋波。根據歐洲EMC指南，需要使用PFC電路，這有助于減少電源的過(guò)多功耗。

轉換器排列

上圖中的第一個(gè)轉換器級通常是開(kāi)關(guān)穩壓器。之所以使用這種方法，是因為轉換器通常需要將高壓信號降壓至中等或低電壓電平。轉換器還需要配置為具有高PSRR，以便在相關(guān)頻率范圍內提供最大的噪聲/紋波抑制。

上述策略中的輸出轉換器可以是開(kāi)關(guān)穩壓器或線(xiàn)性穩壓器，具體取決于確切的功率要求、第一轉換器級中的任何控制機制以及未穩壓電源的行為。

在紋波噪聲方面，線(xiàn)性穩壓器傾向于在更寬的頻率范圍內提供紋波抑制，使其可用于抑制來(lái)自上游穩壓器的寬帶噪聲。這是上述策略中經(jīng)常在輸出端使用線(xiàn)性穩壓器的原因之一。

輸出端通常使用的線(xiàn)性穩壓器類(lèi)型為L(cháng)DO穩壓IC。這些穩壓器使用運算放大器將穩壓器的輸出設置為所需水平，只要輸入電壓高于穩壓器的裕量。開(kāi)關(guān)穩壓器也可用于輸出端，同樣取決于所需的降壓電平以及輸入到最終穩壓器的信號是否會(huì )變化以及它是否包括控制電路。

開(kāi)關(guān)穩壓器與線(xiàn)性穩壓器比較

由于第一個(gè)轉換器通常在輸入電壓中提供較大的降壓，因此最好在此階段使用開(kāi)關(guān)穩壓器。這是因為開(kāi)關(guān)穩壓器非常高效，如下表所示。開(kāi)關(guān)穩壓器的三種常見(jiàn)拓撲結構是降壓（降壓）、升壓（升壓）或降壓-升壓（可通過(guò)調整 PWM 信號的占空比進(jìn)行配置）。如上所述，最終的穩壓器階段可以是線(xiàn)性穩壓器或LDO穩壓器。

為電力電子使用正確的設計軟件

無(wú)論您是使用分立元件設計電源轉換器，還是使用多個(gè)電源IC，都應在原理圖設計軟件中使用經(jīng)過(guò)驗證的元件模型。

這些模型允許您使用SPICE等效的元器件模型直接從原理圖中仿真新系統。這樣可以更準確地了解您的系統如何提供功率轉換，以及查看兩種穩壓器輸出上的紋波。您可以輕松將多個(gè)調壓器級創(chuàng )建為分層原理圖， 并仿真整個(gè)系統或單個(gè)調壓器子電路。在設計電源轉換系統并權衡開(kāi)關(guān)穩壓器與線(xiàn)性穩壓器電路的使用時(shí)，您可以使用最佳的PCB設計和分析軟件設計原理圖并仿真系統。

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