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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