为DC-DC选择正确的电感和电容

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DCDC电路中电感的选择

DCDC电路中电感的选择

DCDC电路中电感的选择[电路设计资料]DC/DC 电路中电感的选择在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。

工程师不仅要选择电感值,还要考虑电感可承受的电流,绕线电阻,机械尺寸等等。

本文专注与解释:电感上的DC 电流效应。

这也会为选择合适的电感提供必要的信息。

理解电感的功能电感常常被理解为开关电源输出端中的LC 滤波电路中的L(C 是其中的输出电容)。

虽然这样理解是正确的,但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。

在降压转换中(Fairchild 典型的开关控制器),电感的一端是连接到DC 输出电压。

另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND。

在状态1 过程中,电感会通过(高边“high-side”)MOSFET 连接到输入电压。

在状态2 过程中,电感连接到GND。

由于使用了这类的控制器,可以采用两种方式实现电感接地:通过二极管接地或通过(低边“low-side”)MOSFET 接地。

如果是后一种方式,转换器就称为“同步(synchronus)”方式。

现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。

在状态1 过程中,电感的一端连接到输入电压,另一端连接到输出电压。

对于一个降压转换器,输入电压必须比输出电压高,因此会在电感上形成正向压降。

相反,在状态2 过程中,原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。

对于一个降压转换器,输出电压必然为正端,因此会在电感上形成负向的压降。

我们利用电感上电压计算公式:V=L(dI/dt)因此,当电感上的电压为正时(状态1),电感上的电流就会增加;当电感上的电压为负时(状态2),电感上的电流就会减小。

通过电感的电流如图2 所示:通过上图我们可以看到,流过电感的最大电流为DC 电流加开关峰峰电流的一半。

上图也称为纹波电流。

根据上述的公式,我们可以计算出峰值电流:其中,ton 是状态1 的时间,T 是开关周期(开关频率的倒数),DC 为状态1 的占空比。

dc-dc变换原理

dc-dc变换原理

dc-dc变换原理
DC-DC变换器是一种电子设备,用于将直流(DC)电压转换为另一种直流电压。

这种转换器在许多电子设备中都有广泛的应用,例如在电源适配器、电动汽车、太阳能系统和通信设备中都可以看到它们的身影。

DC-DC变换器的工作原理基于电感和电容的原理,通过精确控制开关管的导通和截止来实现输入电压到输出电压的变换。

DC-DC变换器的基本工作原理是利用电感和电容储存和释放能量,从而实现电压的升降。

当输入电压施加到变换器上时,开关管周期性地开关,这导致电感和电容中的能量储存和释放。

通过调整开关管的占空比和频率,可以实现对输出电压的精确控制。

在一个典型的升压型DC-DC变换器中,当开关管导通时,电流会通过电感和负载,从而储存能量。

当开关管截止时,电感中的储能会释放,从而提供给负载。

通过控制开关管的导通和截止时间,可以实现输出电压的精确控制。

相比于线性稳压器,DC-DC变换器具有更高的效率和更小的体积。

这使得它们在需要高效能转换和对电源体积要求严格的场合中
得到广泛应用。

总之,DC-DC变换器是一种非常重要的电子设备,它通过精确控制电感和电容的能量储存和释放,实现了输入电压到输出电压的精确变换。

在现代电子设备中,它们的应用已经变得非常普遍,为我们的生活带来了诸多便利。

DC-DC电路设计技巧及器件选型原则

DC-DC电路设计技巧及器件选型原则

DC-DC电路设计技巧及器件选型原则1.概念:DC-DC指直流转直流电源(Direct Current)。

是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值得电能的装置。

如,通过一个转换器能将一个直流电压(5.0V)转换成其他的直流电压(1.5V或12.0V),我们称这个转换器为DC-DC转换器,或称之为开关电源或开关调整器。

DC-DC转换器一般由控制芯片,电感线圈,二极管,三极管,电容器构成。

在讨论DC-DC转换器的性能时,如果单针对控制芯片,是不能判断其优劣的。

其外围电路的元器件特性,和基板的布线方式等,能改变电源电路的性能,因此,应进行综合判断。

DC-DC转换器的使用有利于简化电源电路设计,缩短研制周期,实现最佳指标等,被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。

具有可靠性高、系统升级容易等特点,电源模块的应用越来越广泛。

此外,DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。

在电路类型分类上属于斩波电路。

2.特点:其主要特点是效率高:与线性稳压器的LDO相比较,效率高是DCDC的显著优势。

通常效率在70%以上,效率高的可达到95%以上。

其次是适应电压范围宽。

A: 调制方式1: PFM(脉冲频率调制方式)开关脉冲宽度一定,通过改变脉冲输出的频率,使输出电压达到稳定。

PFM 控制型即使长时间使用,尤其小负载时具有耗电小的优点。

2: PWM(脉冲宽度调制方式)开关脉冲的频率一定,通过改变脉冲输出宽度,使输出电压达到稳定。

PWM 控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。

B: 通常情况下,采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。

PWM的频率,PFM的占空比的选择方法。

PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制,且在重负载时自动转换到PWM控制。

选择最佳DCDC变换器的要点及途径

选择最佳DCDC变换器的要点及途径

一、元器件的选择1.DC-DC电源变换器的三个元器件1)开关:无论哪一种DC/DC变换器主回路使用的元件只是电子开关、电感、电容。

电子开关只有快速地开通、快速地关断这两种状态。

只有快速状态转换引起的损耗才小,目前使用的电子开关多是双极型晶体管、功率场效应管,逐步普及的有IGBT管,还有各种特性较好的新式的大功率开关元件。

2)电感:电感是开关电源中常用的元件,由于它的电流,电压相位不同,因此理论损耗为零。

电感常为储能元件,也常与电容公用在输入滤波器和输出滤波器上,用于平滑电流,也称它为扼流圈。

其特点是流过它上的电流有“很大的惯性”.换句话说,由于“磁通连续性”,电感上的电流必须是连续的,否则将会产生很大的电压尖峰波。

电感为磁性元件,自然有磁饱和的问题,多数情况下,电感工作在线性区,此时电感值为一常数,不随端电压与流过的电流而变化。

但是,在开关电源中有一个不可忽视的问题,就是电感的绕线所引起的两个分布参数(或称寄生参数)的现象。

其一是绕线电阻,这是不可避免的;其二是分布式杂散电容,随绕线工艺、材料而定。

杂散电容在低频时影响不大,随频率提高而渐显出来,到一频率以上时,电感也许变成电容的特性了。

如果将杂散电容集成为一个,则从电感的等效电路可看出在一角频率后的电容性。

3)电容:电容是开关电源中常用的元件,它与电感一样也是储存电能和传递电能的元件。

但对频率的特性却刚好相反。

应用上,主要是“吸收”纹波,具平滑电压波形的作用。

实际上的电容并不是理想的元件。

电容器由于有介质、接点与引线,形成一个等效串联内电阻ESR.这种等效串联内电阻在开关电源中小信号控制上,以及输出纹波抑制的设计上,起着不可忽视的作用。

另外电容等效电路上有一个串联的电感,它在分析电路器滤波效果时非常重要。

有时加大电容值并不能使电压波形平直,就是因为这个串联寄生电感起着副作用。

电容的串联电阻与接点和引出线有关,也与电解液有关。

常见铝电解电容的成分为AL2O3,导电率比空气的大七倍,为了能提高电容量,把铝箔表面做成有规律的凸凹不平状,使氧化膜表面积加大,加入的电解液可在凸凹面上流动。

DC-DC如何选择电感与电容

DC-DC如何选择电感与电容

DC/DC如何选择电感与电容使用DC/DC转换器主要是为了提高效率。

很多设计都要求将电池电压转换成较低的供电电压, 尽一管采用线性稳压器即可实现这 转换, 但它并不能达到基于开关稳压器设计的高效率。

本文将介绍设计工程师在权衡解决方案的占用空间、 性能以及成本时必须要面对的常见问题。

大信号与小信号响应开关转换器采用非常复杂的稳压方法保持重/轻负载时的高效率。

现在的CPU内核电源要求稳压器提供快速而通畅的大信号响应。

例如, 当处理器从空闲模式切换至全速工作模式时, 内核吸收的电流会从几十微安很决地上升到数百毫安。

随着负载条件变化, 环路会迅速响应新的要求, 以便将电压控制在稳压限制范围之内。

负载变化幅度和速率决定环路响应是大信号响应还是小信号响应。

我们可根据稳态工作点定义小信号 参数。

因此, 我们一般将低于稳态工作点10%的变化称为小信号变化。

实际上, 误差放大器处千压摆范围(sl ew lim it)内, 由于负载瞬态发生速度超过误差放大器的响应速度, 放大器并不控制环路, 所以, 在电感器电流达到要求之前, 由输出电容器满足瞬态电流要求。

消除输出电容器可以在成本和占板空间两方面实现节省。

输出电容器的基本选择取决千纹波电流、纹波电压以及环路稳定性等各种因素。

输出电容器的有效串联电阻(ESR)和电感器值会直接影响输出纹波电压。

利用电感器纹波电流((IL)和输出电容器的ESR可以简单地估测输出纹波电压。

因此,设计时应当选用E SR尽可能低的电容器。

例如,采用XS R/X7R技术的4.7u F到10u F电容器表现为10m(范围的ESR值。

轻负载(或者不考虑纹波的应用)也可以使用容值更小的电容器。

Q相对节殍侐�I坠(Q湘对书碑呴',心沮绕龋盄器,,R氏""240mP/ I-s盯可OOmA图2品质-频率图:(a) Q和频率的关系;(b) RS和频率的关系。

TPS6220x系列降压转换器具有内部环路补偿功能。

DC-DC电源芯片的选取和使用要点

DC-DC电源芯片的选取和使用要点

DC-DC 电源芯片的选取和使用要点汉邦高科:晏超为了解决芯片的散热问题,就不断提高生产工艺,降低热阻,同时也不断通过技术层面提高芯片效率从而减少发热量。

这句话让我们可以知道首先产生发热的根源在于效率不高,其次解决的办法有提高效率和降低器件热阻两种方案。

DC-DC 电源芯片的选取和使用要点。

一、电源芯片型号选取要考虑的要点。

1)输入输出电压;2)负载电流大小;3)输出的通道数量;4)成本;5)封装形式;6)效率;二、实际应用中元件选取的计算。

1)分压电阻R1、R2的选取。

FBFB out FB out V V V R R R R R V V -=⇒+=*21221*其中V Out 为输出电压,V FB 为芯片自身预设的参考电压,一般为0.8V 。

预设R2之后确定R1。

为了提高系统环路的稳定性一般加大R1和R FB 的值。

2)外置电感的选取a 、感量计算如下:)1(.inout L s out V V I f V L -∆= f s 为芯片工作的开关频率,具体查看Datasheet 。

L I ∆为输出电感上的纹波电流,一般情况L I ∆= (30%~50%)I OUT ;b 、电感电流的选取依据:)1(..2inout s out PEAK V V L f V Iout I -+= 其中I PEAK 为电感的峰值电流,I out 为所需的负载电流。

电感的感量并不是必须完全按照理论计算的来的,只要有个大概就好,对输出的影响主要在纹波,只要满足系统电源要求就可以。

对于公司来说电感尽量选取一致。

三、轻载高效的方法。

1)降低芯片的待机功耗,;2)进行零点检测,关闭IC 内部不需要的模块;3)降低开关频率,进入打嗝模式;4)进入休眠模式;四、实际应用中PCB Layout 中要注意事项。

1)输入电容尽量靠近Vin引脚;2)芯片Vcc 的滤波电容尽量靠近引脚;3)加粗地线宽度或者接地铜皮面积。

如果不同层,要多打过孔;4)反馈电阻尽量靠近FB引脚,从R FB到FB引脚的连线尽量短,因为这段线极易受到干扰,对输出特性影响较大。

DCDC电路中电感的选择

DCDC电路中电感的选择

DC/DC 电路中电感‎的选择在开关电源的设计中电‎感的设计为‎工程师带来‎的许多的挑‎战。

工程师不仅‎要选择电感‎值,还要考虑电‎感可承受的‎电流,绕线电阻,机械尺寸等等。

本文专注与‎解释:电感上的D‎C电流效应。

这也会为选‎择合适的电‎感提供必要‎的信息。

理解电感的‎功能电感常常被‎理解为开关‎电源输出端‎中的LC 滤波电路中的L(C 是其中的输‎出电容)。

虽然这样理‎解是正确的‎,但是为了理‎解电感的设‎计就必须更‎深入的了解‎电感的行为‎。

在降压转换‎中(Fairc‎h ild 典型的开关‎控制器),电感的一端‎是连接到D‎C输出电压。

另一端通过‎开关频率切‎换连接到输‎入电压或G‎N D。

在状态1 过程中,电感会通过‎(高边“high-side”)MOSFE‎T连接到输入‎电压。

在状态2 过程中,电感连接到‎G ND。

由于使用了‎这类的控制‎器,可以采用两‎种方式实现‎电感接地:通过二极管‎接地或通过‎(低边“low-side”)MOSFE‎T接地。

如果是后一‎种方式,转换器就称‎为“同步(synch‎r onus‎)”方式。

现在再考虑‎一下在这两‎个状态下流‎过电感的电‎流是如果变‎化的。

在状态1 过程中,电感的一端‎连接到输入‎电压,另一端连接‎到输出电压‎。

对于一个降‎压转换器,输入电压必‎须比输出电‎压高,因此会在电‎感上形成正‎向压降。

相反,在状态2 过程中,原来连接到‎输入电压的‎电感一端被‎连接到地。

对于一个降‎压转换器,输出电压必‎然为正端,因此会在电‎感上形成负‎向的压降。

我们利用电‎感上电压计‎算公式:V=L(dI/dt)因此,当电感上的‎电压为正时‎(状态1),电感上的电‎流就会增加‎;当电感上的‎电压为负时‎(状态2),电感上的电‎流就会减小‎。

通过电感的‎电流如图2‎所示:通过上图我‎们可以看到‎,流过电感的‎最大电流为‎D C 电流加开关‎峰峰电流的‎一半。

共模电容电感的选值

共模电容电感的选值

共模电容电感的选值共模电容(Common Mode Capacitance)和电感(Inductance)是电路中常见的两个参数。

它们分别用于描述电路中信号的共模和差模特性,对于电路的性能有着重要的影响。

本文将从基础概念、选值原则以及应用实例等方面对共模电容和电感进行详细介绍。

一、共模电容1.1 基础概念共模电容是指在共模模式下,电路中两个互不相干的信号引脚之间的容性耦合。

共模模式是指两个输入信号相同且同相时的模式。

在实际电路中,由于电路的布局导致的不均匀耦合、电路元件的失配以及电路板的共面等因素,会导致差分信号中的一部分信号以共模的形式出现在电路中的其他部分。

共模电容可以理解为差分信号之间和差分信号与地之间的电容。

它的存在会引发共模噪声,影响电路的性能。

1.2 选值原则选择合适的共模电容对于电路的正常工作以及抑制共模噪声有着重要的作用。

通常,选值共模电容的原则如下:(1)共模电容的容值越小越好,理想情况下应该为零。

因为容值越小,共模信号的干扰就越小。

(2)共模电容的参数应尽量匹配。

这是为了保证共模电容对差分信号的耦合效果较小。

(3)共模电容应具有较低的串扰电容,以提高电路的带宽和工作速度。

(4)共模电容的封装应具有良好的高频性能,以减小对差分信号的干扰。

1.3 应用实例共模电容的应用非常广泛,特别是在高速差分信号传输中。

以下是一些常见的应用实例:(1)数据通信中的高速差分信号传输。

共模电容用于抑制共模噪声,降低信号的误码率。

(2)USB接口中的共模电容。

USB接口通常需要满足较高的抗干扰能力,共模电容在USB接口中起到了重要的作用。

(3)音频和视频信号传输中的共模电容。

共模电容在音频和视频信号传输中用于抑制共模噪声,提高信号的质量。

二、电感2.1 基础概念电感是指通过绕线或其他方式将电流储存在磁场中的元件。

在直流电路中,电感是阻止电流突变的元件,它会储存电流并将其释放。

电感的单位用亨利(Henry)来表示,一亨利等于安培-秒/伏特。

DCDC转换器如何选择电感与电容

DCDC转换器如何选择电感与电容

DCDC转换器如何选择电感与电容DC-DC转换器是一种将直流电压转换为不同电压级别的器件。

在选择电感和电容时,需要考虑转换器的工作频率、功率要求、效率、体积、成本等因素。

接下来将从这些方面详细介绍如何选择电感和电容。

1.工作频率:工作频率是选择电感和电容的关键因素之一、转换器的工作频率通常为几十千赫兹到几兆赫兹,不同频率的转换器对电感和电容的要求也不同。

一般来说,工作频率较高的转换器需要使用低电感值和小电容值的元件,而工作频率较低的转换器则需要使用高电感值和大电容值的元件。

2.功率要求:转换器的功率要求是选择电感和电容的另一个关键因素。

功率要求高的转换器通常需要使用高电流承受能力的电感和电容,以保证转换器的稳定性和可靠性。

此外,功率要求高的转换器还需要考虑元件的能量损耗、温升等因素,以确保转换器的高效率运行。

3.效率:效率是转换器的重要指标之一,也是选择电感和电容的重要考虑因素。

较高的效率意味着转换器的能量损耗较小,因此在选择电感和电容时应考虑其损耗等效系列电阻和损耗等效并联电阻等参数。

通常选择较低电感值和小电容值的元件可以提高转换器的效率。

4.体积:转换器的体积是另一个需要考虑的因素。

较小体积的转换器往往需要较小的电感和电容。

因此,在选择电感和电容时应考虑其尺寸和重量,以满足转换器体积小、重量轻的要求。

5.成本:成本是选择电感和电容的重要考虑因素之一、较大电感值和较大电容值的元件通常成本较高,而较小电感值和较小电容值的元件成本相对较低。

在选择电感和电容时,应根据转换器的成本预算,选择性价比高的元件。

综上所述,选择适合的电感和电容需要综合考虑工作频率、功率要求、效率、体积和成本等因素。

需要注意的是,不同转换器的特性和要求有所差异,因此在选择电感和电容时应根据具体的应用场景进行综合考虑,并多进行实验验证。

dcdc输入端电感

dcdc输入端电感

dcdc输入端电感
DC-DC转换器的输入端通常会连接一个电感。

电感在DC-DC转
换器中扮演着重要的角色,它可以用来平滑输入电流、滤波和储能。

当输入端电压发生变化时,电感会储存能量,并在需要时释放能量,从而有助于保持输出电压的稳定性。

此外,电感还可以限制输入端
的电流波动,减小电磁干扰,提高整个系统的效率和稳定性。

在选择输入端电感时,需要考虑一些因素,例如电感的值、电
流承受能力、饱和电流和频率响应等。

不同的DC-DC转换器可能需
要不同数值的电感来满足其设计要求。

此外,电感的质量和尺寸也
是需要考虑的因素,因为它们会影响整个系统的性能和成本。

另外,输入端电感的位置和布局也是需要注意的。

良好的布局
可以减小电感的串扰和电磁干扰,提高系统的抗干扰能力。

同时,
输入端电感的连接方式和接地方式也需要谨慎考虑,以确保系统的
稳定性和可靠性。

总的来说,输入端电感在DC-DC转换器中扮演着至关重要的角色,它不仅影响着系统的性能和稳定性,还需要综合考虑电感的数
值、质量、尺寸、布局和连接方式等因素,以确保整个系统的正常运行。

dcdc buck电路的计算

dcdc buck电路的计算

dcdc buck电路的计算DC-DC降压转换电路,也称为Buck(降压)转换电路,是一种常用的转换器拓扑。

在Buck转换电路中,输入电压Vin经过电感L,经过开关器件(一般是MOSFET)控制开关周期地连接到输出端,然后通过滤波电容C输出到负载上。

当开关关闭时,电感L的磁场能量会转移给滤波电容C,以维持输出电压。

以下是Buck转换电路的计算公式和步骤:1. 计算输出电压VO和输出电流IO的需求,以及输入电压VIN的值。

2. 根据所需的输出电压VO和输出电流IO,计算输出功率PO,即PO = VO * IO。

3. 选择合适的开关器件(MOSFET)和电感L,以满足所需的输出功率。

4. 根据开关频率fs的选择,确定电感L的最小值。

一般情况下,电感L的选择范围为Lmin = (VO * (1 - D)) / (fs * ∆IL),其中D为开关周期的占空比(开关周期内开启时间的比例),∆IL为电感L上的电流波动。

5. 选择合适的滤波电容C,以满足输出电压稳定性要求和输出电流脉动要求。

一般情况下,滤波电容C的选择范围为Cmin= ∆VO * (D / (8 * fs * ∆IL)),其中∆VO为输出电压的波动。

6. 根据所选的开关器件和电感L的参数,计算开关器件的导通电流和尺寸,以及电感L的电流波动范围。

7. 进行稳态和动态分析,验证所选参数是否满足输出电压稳定性、负载变化和输入电压变化等要求。

这些计算公式和步骤只是Buck转换电路设计的基本指导,实际设计还需要考虑其它因素,如效率、损耗、稳定性和保护等。

详细的设计过程和参数选择需要根据具体的应用需求和设计要求进行综合考虑。

dcdc解决方案

dcdc解决方案

DCDC解决方案1. 概述DCDC(直流-直流)转换器是一种将高压或低压直流电源转换为所需电压的电子设备。

DCDC解决方案针对不同的应用需求,提供了多种转换器拓扑和控制策略。

本文将介绍DCDC解决方案的基本原理、常见拓扑结构和设计要点。

2. 基本原理DCDC转换器基于电感、电容和开关器件来实现电能转换。

其工作原理可简单概括为:通过开关器件周期性地切断和导通电路,使电感储能和释能,从而实现输入电压到输出电压的转换。

DCDC解决方案的基本原理包括以下几个方面:•开关器件:通常使用MOSFET或IGBT作为开关器件,通过控制器对其进行驱动,实现周期性开关和导通。

•电感:电感储存能量并提供稳定输出电压,其数值决定转换器的输出电流波动程度。

•电容:电容用于滤波,减小输出电压的纹波。

•控制器:控制器负责控制开关器件的开关频率和占空比,并根据输出电压信息进行反馈调节,以维持稳定的输出电压。

3. 常见的DCDC拓扑结构DCDC解决方案根据应用需求和工作条件,常见的拓扑结构包括:•降压(Buck)转换器:将较高的输入电压转换为较低的输出电压。

Buck转换器采用开关器件与电感和电容组成的简单电路结构,适用于输入电压高于输出电压的应用,如手机充电器等。

•升压(Boost)转换器:将较低的输入电压转换为较高的输出电压。

Boost转换器通过变压器来提高电压,适用于输入电压低于输出电压的应用,如LED驱动器等。

•升降压(Buck-Boost)转换器:可以实现输入电压高于或低于输出电压的转换。

Buck-Boost转换器具有较高的灵活性,适用于输入和输出电压波动范围较大的应用,如电动汽车充电桩等。

•反激(Flyback)转换器:通过变压器的储能和释能来实现输入电压到输出电压的转换。

Flyback转换器具有较高的功率转换效率和绝缘性能,适用于离线电源、电视机和计算机显示器等应用。

4. 设计要点在设计DCDC解决方案时,需要考虑以下几个关键要点:•负载特性:根据应用负载的性质和需求,确定所需的输出电压和输出电流范围。

dcdc电源的补偿电容

dcdc电源的补偿电容

dcdc电源的补偿电容DC-DC电源的补偿电容在电源设计中起着至关重要的作用。

补偿电容是在DC-DC电源的输出电容之外的一个电容,可以用来补偿DC-DC转换器的交流纹波以及降低输出电压的静态误差。

通过选择适当的补偿电容,可以提高DC-DC电源的稳定性和效率。

首先,让我们了解一下DC-DC转换器是如何工作的。

DC-DC转换器是一种将直流电压转换为不同电压级别的转换器。

它通常由开关元件(如MOSFET或IGBT)、电感元件和输出电容组成。

当开关元件打开时,电感元件储存了电能,当开关元件关闭时,电感元件释放出储存的电能,从而将电压转换为所需的电平。

然而,由于电感元件和开关元件的存在,DC-DC转换器的输出电压会存在一定的纹波。

纹波电压是指输出电压波形中的高频振荡。

这种高频振荡源于开关元件的开关频率以及电感元件和输出电容的阻抗。

为了降低DC-DC转换器的纹波电压和提高输出电压的稳定性,设计中通常引入一个补偿电容。

补偿电容通过平滑输出电压的纹波来提供一个稳定的输出电压。

它能够吸收电流变化,并在需要时释放电流,从而平衡高频纹波电流的变化。

补偿电容的选择对DC-DC电源的性能至关重要。

如果补偿电容选择不当,可能会导致输出电压的大幅度波动。

补偿电容的容量过大会导致输出电容充电时间较长,输出电压响应较慢,从而降低了DC-DC电源的动态响应能力。

而补偿电容容量过小则会导致纹波电压无法有效消除,降低了输出电压的稳定性。

因此,选择合适的补偿电容需要考虑多个因素。

首先是输出电流的大小。

输出电流越大,补偿电容的容量需求也会变大。

其次是纹波电压的要求。

如果对纹波电压要求较高,补偿电容的容量需求也会相应增加。

另外,需要考虑DC-DC电路的工作频率,补偿电容的阻抗与工作频率有关,因此需要根据具体的工作频率选择合适的补偿电容。

在选择补偿电容时,通常还需要考虑它的ESR(等效串联电阻)。

ESR是补偿电容内部由电解液或固体电解质引起的电阻。

dcdc的相位延迟

dcdc的相位延迟

dcdc的相位延迟DC-DC转换器是一种常见的电源转换器,它可以将直流电压转换为不同的电压等级。

在DC-DC转换器中,相位延迟是一个非常重要的参数,它可以影响转换器的性能和稳定性。

本文将从相位延迟的定义、影响因素、测量方法和优化方法等方面进行探讨。

一、相位延迟的定义相位延迟是指信号在通过系统时所受到的时间延迟,通常用角度来表示。

在DC-DC转换器中,相位延迟是指输入电压和输出电压之间的相位差。

当输入电压发生变化时,输出电压也会发生变化,但是输出电压的变化会有一定的延迟,这个延迟就是相位延迟。

二、影响因素相位延迟受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1.电感和电容的影响在DC-DC转换器中,电感和电容是非常重要的元件,它们可以实现电压和电流的平滑变化。

但是,电感和电容也会对相位延迟产生影响。

当电感和电容的数值变化时,相位延迟也会发生变化。

2.控制电路的影响DC-DC转换器的控制电路可以实现输出电压的稳定控制,但是控制电路也会对相位延迟产生影响。

当控制电路的参数变化时,相位延迟也会发生变化。

3.负载变化的影响DC-DC转换器的负载变化也会对相位延迟产生影响。

当负载变化时,输出电压的变化会有一定的延迟,这个延迟就是相位延迟。

三、测量方法相位延迟的测量方法主要有两种:时域法和频域法。

1.时域法时域法是通过测量输入电压和输出电压之间的时间差来计算相位延迟。

具体方法是将输入电压和输出电压同时输入示波器,然后测量它们之间的时间差。

时域法的优点是测量精度高,但是需要使用高精度的示波器。

2.频域法频域法是通过测量输入电压和输出电压之间的相位差来计算相位延迟。

具体方法是将输入电压和输出电压同时输入频谱分析仪,然后测量它们之间的相位差。

频域法的优点是测量速度快,但是测量精度相对较低。

四、优化方法为了减小相位延迟的影响,可以采取以下几种优化方法:1.优化电感和电容的数值通过优化电感和电容的数值,可以减小它们对相位延迟的影响。

DCDC变换器电感电容设计计算器

DCDC变换器电感电容设计计算器

DCDC变换器电感电容设计计算器DC-DC变换器电感电容设计计算器1. 简介DC-DC变换器是一种常见的电源转换器,可将直流电压转换为不同电压级别的直流电压。

在设计DC-DC变换器的过程中,电感和电容的选择是至关重要的。

本文将介绍DC-DC变换器电感电容的设计计算器。

2. 设计计算器功能DC-DC变换器电感电容设计计算器是一个基于数学模型的工具,用于计算电感和电容的值,以满足指定的电压转换要求。

该计算器考虑了变换器的输入电压、输出电压、最大输出电流、开关频率等参数,并基于这些参数给出最佳的电感和电容值供设计者参考。

3. 计算器使用步骤以下是DC-DC变换器电感电容设计计算器的使用步骤:步骤1:输入参数输入变换器的输入电压(Vin)、输出电压(Vout)、最大输出电流(Iout)、开关频率(fs)等参数。

步骤2:计算电感值根据输入的参数,计算器将自动计算出所需的电感值(L)。

步骤3:计算电容值根据输入的参数,计算器将自动计算出所需的电容值(C)。

步骤4:结果输出计算器将给出电感和电容的最佳数值,并提供参考电感和电容型号。

4. 计算器优势DC-DC变换器电感电容设计计算器具有以下几个优势:4.1 简化设计过程:计算器自动计算所需的电感和电容数值,无需手动进行复杂的计算。

4.2 提供参考型号:计算器还提供参考的电感和电容型号,可以更方便地选择和采购元器件。

4.3 精确的计算结果:计算器基于数学模型,确保计算结果的准确性和可靠性。

5. 应用实例DC-DC变换器电感电容设计计算器广泛应用于各种电源转换器设计中。

例如,某设计师需要设计一个输入电压为12V,输出电压为5V,最大输出电流为2A的DC-DC变换器。

通过使用该计算器,设计师可以快速计算出所需的电感和电容数值,并参考提供的型号选择合适的元器件。

6. 总结DC-DC变换器电感电容设计计算器是一个方便实用的工具,可帮助设计师选择适当的电感和电容值以满足DC-DC变换器的性能要求。

dcdc电源的补偿电容

dcdc电源的补偿电容

DC-DC电源的补偿电容1. 什么是DC-DC电源的补偿电容?DC-DC电源是一种将直流电压转换为不同电压级别的电源装置。

在DC-DC电源的设计中,补偿电容是一种重要的元件,用于提高系统的稳定性和性能。

补偿电容是指用于补偿DC-DC电源输出电压的纹波和噪声的电容器。

当DC-DC电源输出电流突然变化时,由于电源线的电感、ESR电阻等因素的存在,输出电压会产生一定的纹波和噪声。

补偿电容的作用就是通过改变充放电速度来平滑这些变化,从而使输出电压更加稳定。

2. DC-DC电源补偿电容的选择在选择DC-DC电源的补偿电容时,需要考虑以下几个因素:2.1 输出电流和纹波电压直流电源通常有一个额定的输出电流,补偿电容的容值需要根据输出电流来选择。

较大的输出电流需要更大的补偿电容来提供足够的充电和放电电流。

此外,纹波电压是衡量DC-DC电源输出电压稳定性的指标之一。

补偿电容的容值也会受到纹波电压的影响。

较大的纹波电压需要更大的补偿电容来降低纹波量。

2.2 电容器的特性补偿电容的选择还需要考虑电容器的相关特性,如电容值、工作温度范围、ESR等。

电容值越大,补偿效果越好。

然而,过大的电容值可能会导致体积增大,成本增加,甚至引发其他问题,如起振、功耗等。

工作温度范围也是一个重要的考虑因素。

DC-DC电源可能会在高温或低温环境下运行,因此需要选择适合工作温度范围的电容器。

ESR(Equivalent Series Resistance)是电容器内部的有效电阻。

较低的ESR有助于提高补偿电容的性能,因此应选择具有较低ESR的电容器。

2.3 空间限制和成本预算在设计中,还需要考虑物理空间的限制和成本预算。

较大容值的电容器可能会占据更多的空间,并且价格较高。

因此,在满足性能要求的前提下,需要在尺寸和成本之间做出权衡。

3. DC-DC电源补偿电容的安装在安装补偿电容时,应注意以下几点:3.1 电容器的位置尽可能将补偿电容放置在DC-DC电源输出电位点附近,以最大限度地减小电路阻抗和电感。

深入剖析电感电流-DCDC 电路中电感的选择

深入剖析电感电流-DCDC 电路中电感的选择

深入剖析电感电流 -- DC/DC 电路中电感的选择2008年11月07日星期五 13:42简介在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。

工程师不仅要选择电感值,还要考虑电感可承受的电流,绕线电阻,机械尺寸等等。

本文专注于解释:电感上的DC电流效应。

这也会为选择合适的电感提供必要的信息。

理解电感的功能电感常常被理解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L(C是其中的输出电容)。

虽然这样理解是正确的,但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。

在降压转换中(Fairchild典型的开关控制器),电感的一端是连接到DC输出电压。

另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND。

在状态1过程中,电感会通过(高边“high-side”)MOSFET连接到输入电压。

在状态2过程中,电感连接到GND。

由于使用了这类的控制器,可以采用两种方式实现电感接地:通过二极管接地或通过(低边“low-side”)MOSFET接地。

如果是后一种方式,转换器就称为“同步(synchronus)”方式。

现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。

在状态1过程中,电感的一端连接到输入电压,另一端连接到输出电压。

对于一个降压转换器,输入电压必须比输出电压高,因此会在电感上形成正向压降。

相反,在状态2过程中,原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。

对于一个降压转换器,输出电压必然为正端,因此会在电感上形成负向的压降。

我们利用电感上电压计算公式:V=L(dI/dt)因此,当电感上的电压为正时(状态1),电感上的电流就会增加;当电感上的电压为负时(状态2),电感上的电流就会减小。

通过电感的电流如图2所示:通过上图我们可以看到,流过电感的最大电流为DC电流加开关峰峰电流的一半。

上图也称为纹波电流。

根据上述的公式,我们可以计算出峰值电流:其中,t是状态1的时间,T是开关周期(开关频率的倒数),DC为状态1的on占空比。

dc-dc降压电路中电感电容

dc-dc降压电路中电感电容

dc-dc降压电路中电感电容DC-DC降压电路是一种常用的电子电路,用于将直流电压降低到所需的电压水平。

其中,电感和电容是降压电路中重要的元件。

电感是一种储存电能的元件,通常由线圈组成。

当电流通过电感时,会在电感中产生磁场。

当电流发生变化时,磁场也会发生变化,从而产生感应电动势。

这个感应电动势的大小与电流变化的速率成正比。

因此,电感可以用来稳定电流,防止电流突变。

而电容则是一种储存电能的元件,通常由两个电极和介质组成。

当电压施加在电容上时,电荷会在电容的两个电极之间积累。

当电容器的电压发生变化时,储存在电容器中的电荷也会发生变化,从而产生电流。

这个电流的大小与电压变化的速率成正比。

因此,电容可以用来稳定电压,防止电压突变。

在DC-DC降压电路中,电感和电容的作用是相互协调的。

当输入电压施加到电路中时,电感会稳定电流,防止电流突变,而电容则会稳定输出电压,防止电压突变。

通过合理选择电感和电容的数值,可以实现所需的降压效果。

在实际应用中,为了进一步提高DC-DC降压电路的效率和稳定性,还可以采用一些其他的技术手段,如采用PWM调制技术、使用反馈控制等。

这些技术可以使得DC-DC降压电路在不同负载条件下都能够保持稳定的输出电压,并且具有较高的转换效率。

电感和电容在DC-DC降压电路中起着重要的作用。

它们通过稳定电流和电压,使得电路能够正常工作,并提供所需的输出电压。

合理选择电感和电容的数值,结合其他的技术手段,可以进一步提高电路的效率和稳定性。

通过不断的研究和改进,DC-DC降压电路在各个领域得到了广泛的应用,并为现代电子设备的发展做出了重要贡献。

DCDC模块电源的选择与应用包括接地电容

DCDC模块电源的选择与应用包括接地电容

DC/DC模块电源的选择与应用请问一下开关稳压电源DC-DC,输入正对壳接电容,有什么作用?输出正对壳接电容,有什么作用?输入正对壳的电容容量从1000PF下降至4.5PF,现在导致带载输出低,和纹波振荡,是什么原因?谢谢机壳一般接地,这是高频傍路电容,如果该电容容量丧失(1000PF降至4.5PF 可认为已经丧失容量)可能引起额外的高频自激和外界干扰,若产生额外的高频自激当然会大大降低带载能力,而且功率管往往会很烫。

输出端对机壳接的电容也起类似作用。

换完该电容后还应再查下看还有没有其它故障。

应该加一个高压瓷片电容与外壳相接,这样可以使电路中产生的共模噪声通过电容传到外壳,可以减小输出的纹波.其实这牵涉到整个配电系统的接地形式,并不是所有的电源输出都要通过Y电容接外壳,我们见到很多,在电源输入端通过Y电容接到大地,那是为了消除共模干扰;如果在输出端通过Y电容接外壳的话,意味着你的电源和地之间存在了电流通过Y电容的泄露路径,如果这个Y电容比较大的话,反而使得输出电和大地之间有了电流路径,反而容易触电。

其实这个问题的实质就是,用TN-S接地系统还是IT系统的问题。

这也就是为什么医院的手术室或者消防,矿井下电气装置,以及有防火防爆场合适合于使用I T接地系统的原因。

作用是使电路中的共模电流有一个出口可以泻放到机壳大地,一般选择容值为2200-6800pf ,安全级为Y ,若是容值太大,在高频下esr变得很大,出现漏电,不仅降低了可靠性,而且对操作人员造成威胁极轻载使用一般模块电源有最小负载限制,各厂家有所不同,普遍为10%左右,因为负载太轻时储能元件续流困难会发生电流不连续,从而导致输出电压不稳定,这是由电源本身的工作原理决定的。

但是如果用户的确有轻载甚至空载使用的情况怎么办呢,最方便有效的方法是加一定的假负载,约为输出功率的2%左右,可以由模块厂商出厂前预置,也可以由用户在模块外安装适当电阻作为负载。

dcdc的参数及使用注意事项(电感储能型)

dcdc的参数及使用注意事项(电感储能型)

一、常用指标。

1,开关频率。

开关频率F=1/T=1/(T ON + T OFF).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些。

更高频率DCDC有很多优势。

目前开关频率已达到数百KHz甚至上千KHz,开关频率的提高,会使脉冲变压器、滤波电感、电容的体积、重量都大大减小。

频率越高,所需要的电感的感值就越小,电感线圈的圈数越少,直流阻抗越低。

频率越高,所需要的电容的容值就越小,电容的体积越小。

开关频率提高,也会使瞬时响应更快。

高频率也会带来一些缺点。

主要缺点就是效率会降低,热耗散也会增加。

开关频率的倍频会对射频系统造成干扰。

2,纹波系数和噪声。

DCDC开关电源工作在高频开关状态,会产生传导干扰和辐射干扰。

如无特别要求,一般纹波电流控制在不超过平均电感电流的两成。

Buck降压型DCDC的纹波系数为:可知,要想降低纹波电压ΔV O,除与输出电压有关外,增大储能电感L和滤波电容C可以起到显著效果,提高半导体开关电源器件的工作频率也能收到同样的效果。

Boost升压型DCDC的纹波系数为:可知,要想降低纹波电压ΔV O,除与输出电压有关外,增大滤波电容C可以起到显著效果,提高半导体开关器件的工作频率也能收到同样的效果。

Buck-Boost升降压型DCDC的纹波系数为:电感储能型DC/DC是电源噪声和开关辐射噪声(EMI)的来源。

宽带 PFM 电感式 DC/DC 变换器会在宽频带内产生噪声。

可采取提高电感式DC/DC变换器的工作频率,使其产生的噪声落在系统的频带之外。

电荷泵不使用电感,因此其 EMI影响可以忽略。

泵输入噪声可以通过一个小电容消除。

3,输入电压。

电感式DC/DC 变换器的最小输入电压可以做的较小,比如电池供电专用电感式DC/DC 变换器可在低至1V甚至更低的电压下启动工作,因此非常适合用于单节电池供电的电子设备。

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为DC/DC转换器选择正确的电感器与电容器随着手机、PDA以及其它便携式电子产品在不断小型化,其复杂性同时也在相应提高,这使设计工程师面临的问题越来越多,如电池使用寿命、占板空间、散热或功耗等。

使用DC/DC转换器主要是为了提高效率。

很多设计都要求将电池电压转换成较低的供电电压,尽管采用线性稳压器即可实现这一转换,但它并不能达到基于开关稳压器设计的高效率。

本文将介绍设计工程师在权衡解决方案的占用空间、性能以及成本时必须要面对的常见问题。

大信号与小信号响应开关转换器采用非常复杂的稳压方法保持重/轻负载时的高效率。

现在的CPU内核电源要求稳压器提供快速而通畅的大信号响应。

例如,当处理器从空闲模式切换至全速工作模式时,内核吸收的电流会从几十微安很快地上升到数百毫安。

随着负载条件变化,环路会迅速响应新的要求,以便将电压控制在稳压限制范围之内。

负载变化幅度和速率决定环路响应是大信号响应还是小信号响应。

我们可根据稳态工作点定义小信号参数。

因此,我们一般将低于稳态工作点10%的变化称为小信号变化。

实际上,误差放大器处于压摆范围(slew limit)内,由于负载瞬态发生速度超过误差放大器的响应速度,放大器并不控制环路,所以,在电感器电流达到要求之前,由输出电容器满足瞬态电流要求。

大信号响应会暂时使环路停止工作。

不过,在进入和退出大信号响应之前,环路必须提供良好的响应。

环路带宽越高,负载瞬态响应速度就越快。

从小信号角度来看,尽管稳压环路可以提供足够的增益和相位裕度,但是开关转换器在线路或负载瞬态期间仍然可能出现不稳定状态和振铃现象。

在选择外部元件时,电源设计工程师应意识到这些局限性,否则其设计就有可能遇到麻烦。

电感器选型以图1所示的基本降压稳压器为例,说明电感器的选型。

对大多数TPS6220x应用而言,电感器的电感值范围为4.7uH~10uH。

电感值的选择取决于期望的纹波电流。

一般建议纹波电流应低于平均电感电流的20%。

如等式1所示,较高的VIN或VOUT也会增加纹波电流。

电感器当然必须能够在不造成磁芯饱和(意味着电感损失)情况下处理峰值开关电流。

以增加输出电压纹波为代价,使用低值电感器便可提高输出电流变化速度,从而改善转换器的负载瞬态响应。

高值电感器则可以降低纹波电流和磁芯磁滞损耗。

可将线圈总损耗结合到损耗电阻(Rs)中,该电阻与理想电感(Ls)串联,组成了一个如图1所示的简化等效电路。

尽管Rs损耗与频率有关,但在产品说明书中仍对直流电阻(RDC)进行了定义。

该电阻取决于所采用的材料或贴片电感器的构造类型,在室温条件下通过简单的电阻测量即可获得。

RDC的大小直接影响线圈的温度上升。

因此,应当避免长时间超过电流额定值。

线圈的总耗损包括RDC中的耗损和下列与频率相关联的耗损分量:磁芯材料损耗(磁滞损耗、涡流损耗);趋肤效应造成的导体中的其他耗损(高频电流位移);相邻绕组的磁场损耗(邻近效应);辐射损耗可将上述所有耗损分量组合在一起构成串联耗损电阻(Rs)。

耗损电阻主要用于定义电感器的品质。

然而,我们无法用数学方法确定Rs。

因此,我们一般采用阻抗分析仪在整个频率范围内对电感器进行测量。

这种测量可以确定XL(f)、Rs(f)和Z(f)个别分量。

我们将电感线圈电抗(XL)与总电阻(Rs)之比称为品质因素Q,参见公式(2)。

品质因素被定义为电感器的品质参数。

损耗越高,电感器作为储能元件的品质就越低。

品质—频率图可以帮助选择针对特定应用的最佳电感器结构。

如测量结果图2所示,可以将损耗最低(Q值最高)的工作范围定义为一直延伸到品质拐点。

如果在更高的频率使用电感器,损耗会剧增(Q降低)。

良好设计的电感器效率降低微乎其微。

不同的磁芯材料和形状可以相应改变电感器的大小/电流和价格/电流关系。

采用铁氧体材料的屏蔽电感器尺寸较小,而且不辐射太多能量。

选择何种电感器往往取决于价格与尺寸要求以及相应的辐射场/EMI要求。

输出电容器消除输出电容器可以在成本和占板空间两方面实现节省。

输出电容器的基本选择取决于纹波电流、纹波电压以及环路稳定性等各种因素。

输出电容器的有效串联电阻(ESR)和电感器值会直接影响输出纹波电压。

利用电感器纹波电流((IL)和输出电容器的ESR可以简单地估测输出纹波电压。

因此,设计时应当选用ESR尽可能低的电容器。

例如,采用X5R/X7R技术的4.7uF到10uF电容器表现为10m(范围的ESR值。

轻负载(或者不考虑纹波的应用)也可以使用容值更小的电容器。

频率的关系;;(b) R S和频率的关系图2:品质-频率图:(a) Q和频率的关系TI的控制环路架构使您能够采用自己首选的输出电容器,同时还可以补偿控制环路,以实现最佳的瞬态响应和环路稳定性。

当然,内部补偿能够理想地支持一系列工作条件,而且能够敏感地响应输出电容器参数变化。

TPS6220x系列降压转换器具有内部环路补偿功能。

因此,必须选择支持内部补偿功能的外部LC滤波器。

对于此类器件而言,内部补偿最适合16kHz的LC转角频率(corner frequency),即10uH电感器与10uF输出电容器。

根据一般经验法则,在选用不同输出滤波器时,L*C乘积不应当大范围变动。

在选择更小的电感器或电容器值时,会造成转角频率增加至更高频率,因此这一点尤为重要。

在从负载瞬态出现到打开P-MOSFET期间,输出电容器必须提供负载所需的全部电流。

输出电容器提供的电流会造成经过ESR的电压降低(从输出电压中扣除)。

ESR越低,输出电容器提供负载电流时的电压损耗就越低。

为了降低解决方案尺寸并且提升TPS62200转换器的负载瞬态性能,建议采用4.7uH电感器和22uF输出电容器。

DC-DC转换器电路设计中电感器选择的折衷考虑在大多数降压型DC-DC开关转换器中,成本、尺寸、电阻和电流容量决定了电感的选取。

很多这种应用都在开关转换器数据手册或评估板中给出了特定的电感值,但是这些值通常都针对特定应用或者满足特定性能标准。

本文中将讨论使用开关稳压器MAX8646的评估板来评估各种电感的效率、噪声(输出纹波)和暂态响应。

该评估板包含有一个0.47mH电感,可以同时提供较高的效率和快速负载暂态响应。

较低的电感值导致较低的效率,较大的电感以暂态响应为代价提供更高的效率。

本文中讨论的其他电感经过选择可以与评估板的PCB封装相匹配,并且能以最小的改动(如果需要)来配合评估板的电路。

尺寸考虑表1中两个系列的电感提供不同的磁芯尺寸。

它们的外形相似,但是FDV0630系列电感在电路板上要高1mm。

较高的高度使得使用较短的铜线成为可能-使用更大的直径或较少的匝数,或二者兼具。

0.2mH以及更低的电感表现出很低的效率,因此不考虑更小的电感。

较小的电感值还带来较大的峰值电流,它必须保持低于MAX8646的最低电流限制以防止失稳。

另一方面,大于1μH的电感也不合适。

请注意较大的FDV0630系列电感具有相同的电感值和引脚,但是提供更低的电阻和更高的额定电流。

关于电感磁芯的尺寸、材料和磁导率的详细比较本文将不赘述。

磁芯的考虑Toko公司的FDV系列电感采用铁粉芯,它们提供更好的温度稳定性并且相对于其他可选磁芯成本更低。

其他选择是钼坡莫合金粉末(MPP)、气隙铁氧体以及铁硅铝磁合金(Kool Mm)或高磁通磁环。

鉴于混合镍、铁和钼粉末的成本,MPP通常是最昂贵的选择,铁硅铝磁合金是一种次昂贵的复合粉末磁芯。

在多数电源中常见的罐形、E和EI形磁芯为气隙铁氧体。

这些外形可以在必要时提供灵活性和可变性,但是成本更高。

高磁通磁环通常用于滤波电感而不是电源变换电路。

性能评估和效率比较图1电路中各种电感的效率比较显示,在输出电流低于2A时1μH电感具有最好的效率,在低于3A时0.2μH的效率最低。

在电感量相同时,尺寸较大(FDV0630)直流电阻较低的电感在整个输出电流范围内可提供0.5%至1%的效率提升。

图1:降压型开关稳压器MAX8646评估电路对于FDV0620系列的0.47mH和1mH电感,可以注意到在2A附近其效率曲线有一个交叉:2A以下1μH电感具有较高的效率,2A以上0.47μH的效率更高。

1μH电感所具有的较大串联电阻导致了这种效率的差异。

另一种性能折衷可以从电感电流、电感电压和输出电压纹波的典型波形中看出。

使用电感量较小的FDV0620-0.47mH产生较高的峰值电流。

输出电压纹波低于18mV峰峰值,而FDV630-1.0mH电感产生的纹波峰峰值刚超过12mV。

峰值电流对输出电容充电并且提供负载电流。

在电容的ESR上会流入和流出较大的电流,这将产生较高的输出电压纹波。

如果必要,可以通过使用较大的输出电容来降低该纹波。

负载暂态的比较不同的电感提供不同的负载暂态响应(IC和补偿网络同样对该响应有贡献)。

MAX8646需要外部补偿,但是其他开关稳压器IC包含内部补偿,它们通常指定允许的电感值范围。

从另一方讲,外部补偿允许设计更加灵活。

图2和图3给出了图1所示电路在从2A至5A再返回至2A的负载阶跃时FDV0620-0.47μH和FDV0620-1μH电感的负载暂态响应,在图3中,外部补偿经过调整以配合1mH电感值。

参考图1,改变了以下三个元件来达到该目的:C10 = 1000pF,R4 = 5900W,R6 = 316W。

请注意图2中的输出电压过冲要低于图3。

对于具有相同电感量的DV0620和FDV0630系列,测量到的响应相同。

工作原理在描述了电感选择的测量结果之后,我们现在概括其工作原理。

下面的等式忽略真实电感的寄生特性,但是它仍可为电感的工作原理提供良好的理解:图2:图1电路使用FDV0620系列的0.47µF电感工作在3.3V输入,1.8V输出,2A-5A 输出电流时的负载暂态。

图3:类似于图2,但是使用FDV0620系列的1µF电感。

高边MOSFET在电感充电期间(t ON)导通,将电感连接至输入电源电压。

在确定电感值以后,可以用t ON = DT替换dt,用(V IN-V OUT)替换V,然后计算DI (即di)。

表2给出了图1所示电路中DI与本文所讨论的电感之间的对应关系。

图1中电路满足表2参数的条件是V IN= 3.3V,V OUT = 1.8V,DT=D*T,其中D为占空比(V OUT/V IN),T为开关周期(1/f S)。

表2:给定电感值与电感电流变化值di/dt(DI/DT)的中值等于IOUT,因此峰值电流等于IOUT加DI/2。

可以看到在负载电流相同时较小的电感将导致较大的峰值电流。

直流电阻IC和电感的功率损耗可以从效率曲线得到。

对于FDV0620-0.47mH,输出电流取1A时效率为92.5%,输出功率为1A乘以1.8V即1.8W,因此输入功率为1.8/0.925 = 1.946W。

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