点点滴滴学模拟:DC-DC转换器的一些问题二

2012-11-01 10:48:46来源: 互联网

根据国内外发展现状,无铅封装的电子元件已经广泛使用,ON的DC-DC器件都可提供无铅绿色封装(Pb-Free)。

  工作温度范围

  ON的DC-DC器件提供商用级、工业级及汽车级的芯片。针对您的工作场合,选择合适的器件。

  过热关断

  DC-DC芯片里集成了MOSFET,大电流流经芯片就会发热,虽然芯片效率较高,芯片的发热可以得到有效控制。但是,为了保护自身,所有转换器芯片都集成了过热保护功能。器件如果在使用过程中自身温度过高,转换器会自动停止工作并等待温度降低到额定工作温度范围。

  ON的DC-DC器件已经集成了过热关断功能。

  集成度

  随著半导体技术的发展,表面贴装的电感器、电容器以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低,DC-DC转换器体积越来越小。当出现了导通电阻很小的MOSFET后,不需要外部的大功率FET就可以输出很大功率,譬如ON的NCP3101(6A), NCP3102(10A)!

  随着集成度的提高,许多新型DC-DC转换器仅需要外接几只电感器和滤波电容等就可以工作,简化了电路的设计和提高了产品的可靠性,如NCP1595等。

  如何提高DC-DC转换器的抗干扰性?

  DC-DC转换会形成大量潜在噪声源。线性和开关调节器本身会发射电噪声 (如热噪声、1/f噪声和散粒噪声)。热噪声是导体中的载流子随机热激励振动造成的。闪变噪声 (1/f) 是一种低频噪声。半导体器件中的1/f 噪声主要与材料表面特性有关。散粒噪声是电流不是平稳、连续地通过器件时产生的一种现象,实际是一些脉冲电流的总和 (载流子流动产生的,每一路载有一个电子电荷)。当然,除这些电噪声源外,开关频率处 (开关调节器中) 存在的输出电压尖峰脉冲,以及每类调节器 (线性和开关式) 频率范围内的输出负载,由于两类DC-DC转换器负载和线性调节特性的限制也会形成噪声。探测和检查噪声的发生及其频率,以便了解其对DC-DC转换器输出端供电器件的影响是最基本的要求

  a必须认真确定电路功率要求和稳压器输出特性。

  b通过增加必要的电源去耦电容,进一步滤除线性调节器输入和输出中不希望出现的纹波来加以改善, 去耦可以非常有效地滤除 (频带限制) 线性调节器的噪声功率

  c必须认真考虑这种热量转换因素,减少热噪声

  d电源设计最好考虑并联,而不是串联组件。防止噪声叠加

  e实现电源“点对点布线”,即每个电源组件背面布线连接DC-DC转换器Vout,电源层布线接地。电源“点对点”布线实际迫使感应迹线与电源组件串联。这样,电感器有助于并可以实际起到滤除DC-DC转换器噪声,以及组件馈入DC-DC转换器Vout噪声的作用。以这种方法连接,电源电路组件彼此之间以及与DC-DC转换器可以隔离! 当然,电源电路接地绝不能采用这种连接方法。DC-DC转换器基准脚是GND端口 (Vin至Vout的公用基准)。如果您想将电路作为DC-DC转换器的基准,从而使其成为Vout和Vin的基准,地线不得含有感应,构成理想的接地层。这样可以保证基准电路! 当去耦电容放在组件电源引脚时,电容的分流作用可在需要交流电源时为组件电源引脚供电,同时将组件产生的噪声接地。正确设计电源层往往是PCB设计最主要的部分。

  f请记住,地线是基准 (在尽可能大和宽的范围内记住这一点),其他所有线路都可以视为信号线,然后根据所需最大性能设计迹线!

  g 如果涉及电源外部干扰应该可以考虑加金属屏蔽壳。

DC-DC转换电路设计的时候,PCB布线需要注意哪些方面?

  a最理想的PCB布局需要将固态电源和接地层连接电源电路的组件。但实际环境下很快会出现操作上的限制。出于成本考虑,PCB设计需要采用简单的单面或双面布局。因此,设计师往往首先重点考虑所有信号迹线的连接,然后,无论所剩空间多大,再考虑电源和地线布局。这种情况会使设计脱节,而且一般会增加多余的寄生阻抗,实际上这是造成大部分电路性能下降问题的主要原因。

  b设计师只要记住电路中所有端口即是输入也是输出,设计便开始变得简单了。请记住,地线是基准 (在尽可能大和宽的范围内记住这一点),其他所有线路都可以视为信号线,然后根据所需最大性能设计迹线!

  c在布线时线宽和线距也要注意,减少寄生干扰产生.

  DC-DC设计中,电感的电感量范围应该选择多少比较合适,这样选择的优势是什么?

  开关电源中的电感确定:开关频率低,由于开和关的时间都比较长,因此为了输出不间断的需要,需要把电感值加大点,这样可以让电感可以存储更多的磁场能量。同时,由于每次开关比较长,能量的补充更新没有如频率高时的那样及时,从而电流也就会相对的小点。

  这个原理也可以用公式来说明:L=(dt/di)*uL

  D=Vo/Vi,降压型占空比 D= 1- Vi/Vo,升压型占空比

  dt=D/F ,F=开关频率

  di=电流纹波

  所以得 L=D*uL /(F*di),当F 开关频率低时,就需要L 大一点;同意当L 设大时,其他不变情况下,则纹波电流di 就会相对减小在高的开关频率下,加大电感会使电感的阻抗变大,增加功率损耗,使效率降低。同时,在频率不变条件下,一般而言,电感值变大,输出纹波会变小,但电源的动态响应(负载功耗偶尔大偶尔小,在大小变化之间相应慢)也会相应变差,所以电感值的选取可以根据电路的具体应用要求来调整以达到最理想效果

关键字:模拟  DC-DC  转换器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/1101/article_17344.html
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