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DC-DC功能知識(shí)-DC-DC降壓(Buck)電路恒壓限流原理解析
  • 發(fā)布時(shí)間:2019-11-16 16:35:54
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DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流
DC-DC概述
DC-DC是一種在直流電路中將一個(gè)電壓值的電能變?yōu)榱硪粋€(gè)電壓值的電能的裝置,其采用微電子技術(shù),把小型表面安裝集成電路與微型電子元器件組裝成一體而構(gòu)成。
DC-DC性能
1.輸入輸出端的電壓均為平滑直流,無(wú)交流諧波分量
2.輸出阻抗為零
3.快速動(dòng)態(tài)響應(yīng),抑制能力強(qiáng)
4.高效率小型化
DC-DC降壓(Buck)電路恒壓限流原理
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,以及消費(fèi)類電子設(shè)備的廣泛使用,對(duì)高效直流電源變換(DC-DC)的研究與應(yīng)用成為日益重要的課題。DC-DC電路以其優(yōu)異的特性,在大多數(shù)消費(fèi)類電子設(shè)備中,替代了線性電源變換線路成為了主要應(yīng)用對(duì)象。本文針對(duì)DC-DC Buck電路,簡(jiǎn)析其電壓和電流的控制原理。
DC-DC電路分為電壓模式和電流模式控制兩種類型,基本原理都是誤差放大器的輸出與三角波比較產(chǎn)生PWM,PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率管實(shí)現(xiàn)變換。區(qū)別就是電壓模式的三角波來(lái)自三角波發(fā)生器,電流模式的三角波來(lái)自電感的電流。
關(guān)于電壓模式、電流模式的優(yōu)缺點(diǎn)這里就不展開(kāi)了,下面注意一下每張圖中的圓圈,下面有兩張圖,分別代表兩種模式控制類型的DC-DC芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,紅圈內(nèi)有誤差放大器和誤差放大器的補(bǔ)償端。
電壓模式(TPS40057):
DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流
電流模式(MP2307):
DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流
這些DCDC電路電壓調(diào)節(jié)的基本思路:
輸出端通過(guò)分壓電阻將輸出電壓采樣到FB(VFB)端,也就是反饋端,與基準(zhǔn)電壓對(duì)比后通過(guò)運(yùn)放輸出一個(gè)電壓,與三角波對(duì)比,產(chǎn)生PWM信號(hào),驅(qū)動(dòng)功率管,實(shí)現(xiàn)電壓的閉環(huán)控制。補(bǔ)償端接RC補(bǔ)償電路,實(shí)現(xiàn)電路快速穩(wěn)定響應(yīng)。
典型應(yīng)用電路(MP2307,輸出3.3V):
DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流
那么問(wèn)題來(lái)了,電流調(diào)節(jié)(限流)怎么實(shí)現(xiàn)?
經(jīng)典的DCDC控制IC TL494 內(nèi)置了倆誤差放大器,實(shí)現(xiàn)電壓和限流的調(diào)節(jié):
TL494內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖:
DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流
TL494 恒壓限流典型應(yīng)用,輸出5V 10A,調(diào)節(jié)R1和R2的比例可以調(diào)節(jié)限流大小,右下角R13 0.1Ω:
DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流
一般的DCDC控制芯片,以MP2307為主:
內(nèi)部只有一個(gè)誤差放大器,我們可以外掛一個(gè),實(shí)現(xiàn)電流的控制,下圖運(yùn)放左側(cè)肖特基陽(yáng)極直接接到MP2307的 6腳,COMP腳,也就是內(nèi)部誤差放大器的輸出端,原有電壓調(diào)節(jié)電路不變,原輸出的負(fù)極變?yōu)橄聢D的OUT-,調(diào)節(jié)下圖電位器可以實(shí)現(xiàn)限流的調(diào)節(jié)。
當(dāng)流過(guò)R2的電流*R2電阻大于運(yùn)放3腳電壓,運(yùn)放將COMP端拉低,占空比變小,電路輸出電壓(電流)降低,直到保持運(yùn)放同相端反相端電壓相等,實(shí)現(xiàn)限流調(diào)節(jié)。
DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流
DC-DC功能
一、隔離:
1、噪聲隔離:(模擬電路與數(shù)字電路隔離、強(qiáng)弱信號(hào)隔離)
2、安全隔離:強(qiáng)電弱電隔離\IGBT隔離驅(qū)動(dòng)\浪涌隔離保護(hù)\雷電隔離保護(hù)(如人體接觸的醫(yī)療電子設(shè)備的隔離保護(hù))
3、接地環(huán)路消除:遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸\分布式電源供電系統(tǒng)
二、電壓變換:
升壓變換\降壓變換\交直流轉(zhuǎn)換(AC/DC、DC/AC)\極性變換(正負(fù)極性轉(zhuǎn)換、單電源與正負(fù)電源轉(zhuǎn)換、單電源與多電源轉(zhuǎn)換)
三、保護(hù):
短路保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、其它保護(hù)
四、降噪:
采用有源濾波
五、穩(wěn)壓:
交流市電供電\遠(yuǎn)程直流供電\分布式電源供電系統(tǒng)\電池供電
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