降压转换器效率之分析
利用数字控制优化单相同步降压转换器的效率doc
随着在线语音、视频、游戏和商务等数据密集型活动的普及，对带宽的要求正以前所未有的速度增加。
数据中心的容量也在相应增加，但它们却面临有关电力成本和可用性，以及因计算要求提高而导致热效应不断增加的挑战。
因此，有一点越来越重要，那就是最新型的功率设计必须能高效工作以确保满足带宽要求，并同时减少功耗及发热。
数字功率控制提供了一种增加服务器功率转换效率并简化设计的方法。
采用数字环路控制可设计出更具效率的降压转换器，也能提高各相位的电流容许量。
通过使用一种独特的栅极驱动控制算法的数字控制IC，单相同步降压转换器在低电压下能提供40A的电流。
与现有解决方案相比，此设计方案的效率提高了2%。
改进的降压转换器人们通常认为功率转换器数字方案的效率低于模拟方案的效率，但是新型数字PWM控制器能获得同于或高于传统模拟控制器设计的效率。
与此同时，新型数字PWM控制器还可以扩展其性能界限。
与标准降压转换器不同是，这种设计增加了与第一个功率链并联的第二个功率链(图1)。
这种设计以ZilkerLabs的ZL2005数字功率控制器为基础，仍然是单相IC，但包含第二组MOSFET和第二个电感。
由于采用能调节死区时间控制的栅极驱动控制数学算法，这种设计独特的控制器不但可以优化效率，还可在单相工作状态下输出高电流。
该设计可输出40A电流，高于单相控制通常输出的20A～30A。
这个转换器被设计成将12V输入转换为1.8V或1V输出，输出电流高达40A。
它的主要设计目的是尽可能提高效率，同时保持理想的瞬态特性。
最大输出纹波的目标值为10mV，目标的瞬态响应是在25%电流负载下保持在输出电压的3%以内。
这种双功率链设计允许使用标准的元件，因为多数可用的电感的额定值都是30A。
它也可以使用普通电感。
由于设计针对效率而进行了优化，因此有必要对降压转换器内消耗功率的所有设计点进行审查。
与标准降压转换器设计一样，降压转换器改进后的功率级中的每个元件都会消耗功率。
如何提高高电压输入和低电压输出的电源转换器的效率详细概述
如何提高高电压输入和低电压输出的电源转换器的效
率详细概述
问：如何提高高电压输入、低电压输出的电源转换器的效率？
答：对于需要从高输入电压转换到极低输出电压的应用，有不同的解决方案。
一个有趣的例子是从48 V转换到3.3 V。
这样的规格不仅在信息技术市场的服务器应用中很常见，在电信应用中同样常见。
图1. 通过单一转换步骤将电压从48 V降至3.3 V
如果将一个降压转换器(降压器)用于此单一转换步骤，如图1所示，会出现小占空比的问题。
占空比反映导通时间(当主开关导通时)和断开时间(当主开关断开时)之间的关系。
降压转换器的占空比由以下公式定义：
当输入电压为48 V而输出电压为3.3 V时，占空比约为7%。
这意味着在1 MHz(每个开关周期为1000 ns)的开关频率下，Q1开关的导通时间仅有70。
效率高达96%的开关升降压转换器
效率高达96％的开关升降压转换器如今的便携式产品电源设计日渐复杂，它们要求更高的功率、更多的电源轨数量以及更小的板级空间。
针对以上趋势，德州仪器(TI)最新推出业界最小型、最高性能的4A 开关升降压转换器TPS63020，它实现了高达96%的峰值效率和轻负载时的高效率。
该升降压转换器的输入工作电压介于1.8V 至5.5V 之间，输出工作电压介于1.2V 至5.5V 之间。
可在保持出色轻负载效率的同时，将锂离子电池放电至2.5V 或更低。
单电感型2.4MHz TPS63020 转换器采用3mm×4mm×1mm封装，可实现小于100mm2 的完整DC/DC 转换器解决方案，比同类竞争产品节省60%的板级空间。
其典型静态电流为30uA。
具有动态输入电流控制和节电模式，智能电源状态良好指示提高了系统可靠性。
此外，该器件所需的外部组件较少，十分易于设计。
4A 开关升降压转换器TPS63020。
TI 中国区电源产品业务拓展工程师吴涛指出，TPS63020 升降压转换器采用TI 先进的LBC7 BiCMOS 工艺，适合于需要3.3V 电压的电池供电应用，如智能电话、便携式医疗设备、DLP 微型投影仪等，可有效延长电池使用寿命。
它能够在整个负载范围内实现高效率，轻载时的效率可达90%。
TPS63020 的主要特性与优势还包括：高输出电流性能使电池供电设备能够以最高效率生成最大电流。
例如，在典型情况下，降压模式下可生成3.3V电压、3A 电流，升压模式下则可生成3.3V 电压、超过2.0A 的电流；动态输入电流限制可高效保护电路及系统；节电模式可在轻负载下保持高效率；支持单。
浅析影响DC-DC转换器效率的主要因素
浅析影响DC-DC转换器效率的主要因素本文详细介绍了开关电源(SMPS)中各个元器件损耗的计算和预测技术，并讨论了提高开关调节器效率的相关技术和特点，以选择最合适的芯片来达到高效指标。
本文介绍了影响开关电源效率的基本因素，可以以此作为新设计的准则。
我们将从一般性介绍开始，然后针对特定的开关元件的损耗进行讨论。
一、效率估计能量转换系统必定存在能耗，虽然实际应用中无法获得100%的转换效率，但是，一个高质量的电源效率可以达到非常高的水平，效率接近95%.绝大多数电源IC的工作效率可以在特定的工作条件下测得，数据资料中给出了这些参数。
Maxim的数据资料给出了实际测试得到的数据，其他厂商也会给出实际测量的结果，但我们只能对我们自己的数据担保。
图1给出了一个SMPS降压转换器的电路实例，转换效率可以达到97%，即使在轻载时也能保持较高效率。
采用什么秘诀才能达到如此高的效率?我们最好从了解SMPS损耗的公共问题开始，开关电源的损耗大部分来自开关器件(MOSFET和二极管)，另外小部分损耗来自电感和电容。
但是，如果使用非常廉价的电感和电容(具有较高电阻)，将会导致损耗明显增大。
选择IC时，需要考虑控制器的架构和内部元件，以期获得高效指标。
例如，图1采用了多种方法来降低损耗，其中包括：同步整流，芯片内部集成低导通电阻的MOSFET，低静态电流和跳脉冲控制模式。
我们将在本文展开讨论这些措施带来的好处。
图1. MAX1556降压转换器集成了低导通电阻的MOSFET，采用同步整流，可以达到95%的转换效率，效率曲线如图所示。
二、降压型SMPS损耗是任何SMPS架构都面临的问题，我们在此以图2所示降压型(或buck)转换器为例进行讨论，图中标明各点的开关波形，用于后续计算。
图2.通用降压型SMPS电路和相关波形，对于理解SMPS架构提供了一个很好的参考实例。
降压转换器的主要功能是把一个较高的直流输入电压转换成较低的直流输出电压。
直流电降压 转换效率
直流电降压转换效率1. 前言随着现代社会的发展，电力供应已成为我们日常生活和工业生产中必不可少的一部分。
在电力供应中，直流电降压是一个必需的过程，因为较高的电压通常需要转换成可控制的低电压以供各种电子设备使用。
一个有效的直流电降压转换是保证设备正常工作的基础，而转换效率则是决定其节能性和可靠性的关键指标。
2. 什么是直流电降压转换效率？直流电降压转换效率是指输入电能与输出电能之间的比率，也就是说，它是通过将输入电压转换为更低的电压来实现电能转换时的效率。
例如，如果输出电能为8W，输入电能为10W，那么转换效率就是0.8或80%。
转换效率通常是以百分数表示的，计算公式如下：转换效率（%）= 输出电能÷ 输入电能×100%3. 直流电降压转换效率的重要性转换效率不仅是衡量直流电降压转换器性能的关键指标，而且在能源节约和环保方面也发挥着重要作用。
较高的转换效率意味着更低的能源损耗和更少的能源浪费，从而减少对环境的负面影响。
此外，转换效率还决定了转换器的耗电量和温度。
高效率可以降低器件的温度，从而延长器件寿命，降低热损耗并减少故障率。
4. 直流电降压转换器的构造直流电降压转换器通常由以下三个部分组成：（1）电源电容：负责在输入电压下维持稳定的电位。
（2）开关器：将输入电压从高到低转换。
（3）控制电路：根据输入电压的变化自动调整开关器的开关时间，以确保输出电压恒定不变。
5. 如何提高直流电降压转换效率？为了提高直流电降压转换效率，我们必须采取以下几个措施：（1）使用高效的开关器件：当开关时，它不会在开和关之间花费大量的时间。
如：MOSFET。
（2）评估电容：评估电容的额定电压应与输入电流电压相同或超过。
这有助于防止电容在工作过程中产生损耗或膨胀。
（3）选择正确的电感：功率传输过程中，电感能够吸收一部分的转换能量。
选择正确的电感有助于提高转换效率。
（4）减少电流负载：当电流负载过大时，转换效率就会降低。
降压型dcdc转换器工作原理(一)
降压型dcdc转换器工作原理(一)降压型DC-DC转换器工作原理解析介绍降压型DC-DC转换器是一种重要的电源转换器，可将高电压转换为低电压。
它在电子设备中广泛应用，如手机、笔记本电脑等。
本文将从浅入深解释降压型DC-DC转换器的工作原理。
DC-DC转换器的基本概念1.什么是DC-DC转换器？–DC-DC转换器是一种用于将直流电压转换为不同电压级别的电路。
–这种转换器由开关元件、电感元件和滤波电容组成。
2.为什么需要DC-DC转换器？–电子设备的不同模块通常需要不同的电压供应，而电源只能提供固定的电压。
–DC-DC转换器可实现将电源提供的电压转换为各模块所需的电压。
降压型DC-DC转换器工作原理1.什么是降压型DC-DC转换器？–降压型DC-DC转换器是一种将高电压转换为低电压的转换器。
–它通过周期性开关与断开电源输入以控制输出电压。
2.降压型DC-DC转换器的工作原理–当开关元件断开时，电感元件会储存电能，电容元件则提供电流给负载。
–当开关元件闭合时，电感中存储的能量被释放，将电流传递给负载。
–通过调整开关的频率和占空比，可以控制输出电压的稳定性。
3.降压型DC-DC转换器的优点–高效性：降压型转换器能以高效率将电源提供的电能传递给负载，减少能量损失。
–稳定性：通过控制开关的频率和占空比，可以保持输出电压的稳定性。
–可调性：降压型转换器可通过调整控制参数，实现输出电压的调节。
总结降压型DC-DC转换器是将高电压转换为低电压的关键电源转换器。
它通过周期性地开关和断开电源输入，控制输出电压的稳定性。
降压型转换器具有高效性、稳定性和可调性的优点，在电子设备中发挥着重要作用。
•介绍–DC-DC转换器的基本概念•什么是DC-DC转换器？•为什么需要DC-DC转换器？–降压型DC-DC转换器工作原理•什么是降压型DC-DC转换器？•降压型DC-DC转换器的工作原理•降压型DC-DC转换器的优点•总结注意： - 请适度使用加粗、斜体等其他Markdown格式。
解决降压DC转DC转换器保持高能效的方案
解决降压DC/DC转换器保持高能效的方案传统上，在降压DC/DC 转换器中，在将输出电压配置为较低值时，功率转换效率也会降低。
例如，对于12 V 输入转 3.3 V 输出的降压DC/DC 转换器，在满载时可以提供90% 以上的能效。
同样的转换器，当输出电压配置为1.8 V 时，即使采用类似的输入特征，在满载时也只能实现低于84% 的能效。
随着进一步将输出电压配置为更低的值，相同的输入参数获得的性能也会持续降低。
结果就是，因为更高的损耗而在封装内产生更多的功率耗散，从而造成温度升高。
这不是我们所期望的，特别是用在象笔记本电脑、平板电脑和固态驱动器(SSD) 之类电池供电产品中，因为高工作温度会干扰产品性能。
为解决这一问题，Texas Instruments 的工程师们开发出了一种称作“能效自动增强”或“AEE”的新型功率转换方法。
即使将输出电压配置得很低，这一专有技术也能让降压DC/DC 转换器保持高能效。
换言之，不管输出电压如何变化，功率转换效率始终保持高水平。
能效下降但是在介绍AEE 前，让我们先看看是什么造成能效下降。
TI 的应用工程师Chris Glaser 在其《AEE 提升了较低输出电压降压转换器的能效》一文中解释了这种效率下降的原因。
据Glaser 所述，配置较低的输出电压下导致降压转换器能效下降的直接原因是，输出功率降低了，功耗却没有相应减少。
在开关模式电源中，功耗一般包括开关损耗和传导损耗。
众所周知，开关损耗取决于输入电压、输出电流和开关频率，而传导损耗则由输出电流和MOSFET 的导通电阻决定。
因此输出电压不是转换器整体损耗的影响因素，但输入电压相同时，输出功率，即输出电压与输出电流的乘积，肯定会随输出电压下降而下降。
所以功耗相同时，能效必然会随转换器配置的输出电压下降而下降，因为“能效=(输出功率)/(输出功率+ 损耗)”。
现在，依据TI 的这篇文章，开关损耗可以通过降低转换器配置为低电压时的开关频率来减少，从而提升能效。
对于将高电压输入转换成低电压输出的电源转换器,该如何提高效率
对于将高电压输入转换成低电压输出的电源转换器，
该如何提高效率
对于将高电压输入转换成低电压输出的电源转换器，该如何提高效率？答案是，对于要求从高输入电压转换成极低输出电压的各种应用，业界目前发展出许多不同的解决方案。
其中一个例子，就是从48伏特转换成3.3伏特。
这样的降压规格常见于信息科技领域的服务器，以及各种电信应用。
图1 仅透过一个转换步骤就从48伏特转换成3.3伏特。
如果在这种单一转换步骤中使用降压转换器(buck)，如图1所示，就会出现工作周期偏低的问题。
工作周期(duty cycle)是指运行时间(主开关开启)与关闭时间(主开关关闭)之间的比值。
降压转换的工作周期是透过以下的公式计算而出：。
Buck变换器工作原理分析和总结
题目： Buck变换器工作原理分析与总结目录一、关于Buck变换器的简单介绍 (2)1、Buck变换器另外三种叫法 (2)2、Buck变换器工作原理结构图 (2)二、Buck变换器工作原理分析 (3)1、Buck变换器工作过程分析 (3)2、Buck变换器反馈环路分析 (4)3、Buck变换器的两种工作模式 (4)1）Buck变换器的CCM工作模式 (5)2）Buck变换器的DCM工作模式 (6)3）Buck变换器CCM模式和DCM模式的临界条件 (7)4）两种模式的特点 (8)4、Buck变换器电感的选择 (8)5、Buck变换器输出电容的选择和纹波电压 (9)三、Buck变换器工作原理总结 (10)Buck 变换器工作原理分析与总结一、关于Buck 变换器的简单介绍1、Buck 变换器另外三种叫法1. 降压变换器：输出电压小于输入电压。
2. 串联开关稳压电源：单刀双掷开关（晶体管）串联于输入与输出之间。
3. 三端开关型降压稳压电源：1) 输入与输出的一根线是公用的。
2) 输出电压小于输入电压。
2、Buck 变换器工作原理结构图GabcWMV Gd图1. Buck 变换器的基本原理图由上图可知，Buck 变换器主要包括：开关元件M1，二极管D1，电感L1，电容C1和反馈环路。
而一般的反馈环路由四部分组成：采样网络，误差放大器（Error Amplifier ，E/A ），脉宽调制器（Pulse Width Modulation ，PWM ）和驱动电路。
二、Buck 变换器工作原理分析1、Buck 变换器工作过程分析图2. Buck 变换器的工作过程为了便于对Buck 变换器基本工作原理的分析，我们首先作以下几点合理的假设：1) 开关元件M1和二极管D1都是理想元件。
它们可以快速的导通和关断，且导通时压降为零，关断时漏电流为零；2) 电容和电感同样是理想元件。
电感工作在线性区而未饱和时，寄生电阻等于零。
同步降压式 DC-DC 转换器能够最大限度地提高降压 转换效率的原因及其使用
同步降压式DC/DC转换器能够最大限度地提高降压转换效率的原因及其使用在包括汽车、工业自动化、电信、计算机、白色家电和消费电子在内的各种系统中，将高母线电压降至较低电压，从而为IC和其他负载供电的需求越来越大。
设计者面临的挑战是，如何以最高的效率、最小的热负荷、低成本以及尽可能小的解决方案尺寸来实现这种降压转换。
传统的异步降压转换器提供了一种潜在的低成本解决方案，但其转换效率较低，不能满足许多电子系统的需求。
设计者可以利用同步DC/DC转换器和同步DC/DC控制器来开发紧凑型高效率解决方案。
本文简要介绍了电子系统对高效DC/DC转换的性能要求，并回顾了异步和同步DC/DC转换器的区别。
然后，介绍来自Diodes,Inc、STMicroelectronics和ON Semiconductor的几种同步DC/DC 转换器设计方案，以及评估板和设计指南。
这些方案有助于快速启动高效率解决方案的开发。
为什么需要同步DC/DC转换器？所有类型电子系统对效率要求的都越来越高，而且复杂性也在不断提高，这就促使电源系统架构和电源转换拓扑也在相应地向前发展。
随着越来越多的独立电压域能够支持日益增多的功能，分布式电源架构(DPA)在愈来愈多的电子系统中得到了应用。
DPA并没有采用多个隔离电源来驱动不同的负载，而是仅包含一个用于产生相对较高配电电圧的隔离式AC/DC电源，以及多个较小的降压转换器。
其中，降压转换器用于根据每个负载的要求，将配电电压将至较低的水平（图1）。
采用多路降压转换器的优势在于体积小、效率高、性能优。
选择异步还是同步降压转换器时，需要在成本和效率之间进行权衡。
如果需要成本最低的解决方案，其可以同时接受较低的效率和较高的热负载，则异步降压方案可能是首选。
另一方面，如果优先考虑效率并希望采用发热更少的运行方案，那么成本更高的同步降压转换器通常是更优的选择。
同步与异步降压转换器的比较典型的异步降压转换器应用如图2所示。
效率最高达95%的降压型DC-DC转换器模块
可将Ｓ Ｄ写入速 度最大提高１０ 的技术 Ｓ ０倍
美 国 Ｓｎ ｉ 公 司 于 ２０ 年 １月 ５ ａＤｓ ｋ ０８ １ 日发 布 了 用 于
Ｗｉｄｗ ｉａ 闪存 文 件 管 理 系 统 “ ｘ ｅ Ｆ Ｓ 。其 ｎｏ ｓ ｓ的 Ｖｔ Ｅ ｔ ｍｅＦ ” ｒ
粗加工能力下降 ），因此需要使用 “ 高速专用 还具有输入低电压保护 、输 出过电压保护和过热保护等 会下降 （ 保护功能。封装为２端子ＭＬ 模塑无脚封装 ），有工 主轴 ”。为 解决 这 一 问题 ，该公 司新 开 发 了增 压切 换装 ５ Ｐ（ 作温 度范 围 为一 ０ ＋ ５ ２ “Ａ １８ Ｘ １ ～ ８￣ 的 Ｆ Ｎ２０ＭＰ ”和 一 Ｏ 置，同时兼顾了低速时的重切削和高速时的加工能力。 （ ４～
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效的位置记录 ，因此写入速度最大可比现有的ＳＤ Ｓ 提高
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上，数据擦除速度为每分￣ １０ Ｂ ０Ｇ 。由于速度 高，所以
待机 ／空闲的时间长 ，可使笔记本电脑的电池驱动时间
得 以延 长 。
最高旋转速 度５ ０ ０／ ｎ ０ ０ｒｍｉ的机床主轴
日本精工近 日开发成功最高旋转速度５００／ ｉ的 ００ｒ ｎ ｍ 机床用主轴 “００ｍ ｎ １ ５０ ０ ｉ一 主轴” ，并在 “ ４ 日本国 第２届 际机 床展 （ Ｉ ＯＦ０８ １ ＭＴ ２０ ）” （ ０ ８ １月３ 日～１ 月 ２０年 ０ ０ １ ４ 日，东京有明国际会展中心 ） 上展出。 此次在实现超高速旋转过程 中，为了防止热附着等
高效率、高压、降压型DC
高效率、高压、降压型DC
MAX5033为易于使用、高效率、高压、降压型DC-DC转换器，工作于高达76V的输入电压，空载时仅消耗270µA的静态电流。
脉宽调制(PWM)转换器重载时工作在固定的125kHz开关频率，轻载时可自动切换到脉冲跳频模式，以达到低静态电流和高效率。
MAX5033包括内部频率补偿，简化了电路应用。
器件内部采用低导通电阻、高电压DMOS晶体管，以获得高效率和降低整个系统成本。
此器件包括欠压锁存、逐周期限流、间歇模式输出短路保护及热关断功能。
MAX5033可提供高达500mA的输出电流。
提供外部关断模式，具有10µA (典型)的关断电流。
MAX5033A/B/C型号分别提供固定的3.3V、5V或12V输出电压;MAX5033D提供1.25V至13.2V的可调输出电压。
MAX5033采用节省空间的8引脚SO或8引脚塑料DIP封装，工作在汽车级(-40°C至+125°C)温度范围内。
关键特性
7.5V至76V的宽输入电压范围
提供固定的(3.3V、5V、12V)及可调的电压(1.25V至13.2V)
500mA输出电流。
tl494降压转换电路数值计算
TL494降压转换电路数值计算一、输入电压范围TL494降压转换电路的输入电压范围通常为8-40V。
这个范围使得该电路能够适应多种不同的电源条件，从而满足不同的应用需求。
二、输出电压范围输出电压范围可以根据实际需要进行调整，一般在5-30V之间。
通过调整电路中的反馈电阻，可以实现对输出电压的精确控制。
三、转换效率TL494降压转换电路的转换效率较高，通常在80%-90%之间。
高转换效率可以降低能源消耗，减少热量产生，有助于提高系统的整体效率。
四、输出电流能力TL494降压转换电路的输出电流能力取决于电路中开关管和输出电容的大小。
在保证电路正常工作的前提下，可以根据实际负载需求选择合适的元件规格。
五、纹波电压纹波电压是指由于电源中存在的噪声或涟漪而引起的电压波动。
TL494降压转换电路中的纹波电压取决于电路设计和输出电容的容量。
在选择输出电容时，应考虑其容量和等效串联电阻（ESR）对纹波电压的影响。
六、热性能由于TL494降压转换电路在工作过程中会产生一定的热量，因此需要考虑其散热性能。
应选择适当的散热片或风扇，以保证电路在正常工作温度下运行。
七、电磁兼容性（EMC）为了减小对周围电子设备的干扰，需要对TL494降压转换电路进行电磁兼容性设计。
这包括采用适当的滤波措施、屏蔽措施和接地措施等。
八、安全性与可靠性在设计TL494降压转换电路时，应考虑其安全性与可靠性。
例如，应选择符合安全标准的元件和材料，并采取相应的保护措施（如过流保护、过压保护等），以确保电路在使用过程中的安全与可靠性。
九、控制环路稳定性控制环路稳定性是评价降压转换电路性能的重要指标之一。
为了确保控制环路的稳定性，需要对电路中的反馈环路进行合理的设计和调整，以实现快速、准确的电压调节。
十、电路元件选择与计算根据实际需求和应用条件，选择合适的元件型号和规格是实现降压转换电路稳定运行的关键步骤之一。
需要根据元件手册提供的参数信息进行精确的计算和选型，以优化电路性能和减小误差。
DCDC降压转换器设计与分析工具
DCDC降压转换器设计与分析工具DCDC降压转换器是一种常用的电源转换器，其作用是将高电压转换为低电压，以满足不同电路或设备对电源电压的需求。
在电子产品设计中，降压转换器的设计与分析是非常关键的一步，它直接关系到电源的效率、稳定性和负载适应能力等方面。
为了更好地进行DCDC降压转换器的设计与分析，工程师们经常使用一些专业的工具。
一、仿真工具仿真工具是在实际电路还未制作出来时，借助电脑软件来模拟电路工作情况的一种工具。
在DCDC降压转换器的设计与分析中，仿真工具有助于工程师快速验证设计的合理性，预测电路的性能，优化参数，提高设计效率。
常用的仿真工具包括PSpice、Simplis、LTspice等，它们提供了各种电路模型、元件库和分析功能，能够较为准确地模拟出DCDC降压转换器的性能。
二、电路设计软件电路设计软件是针对DCDC降压转换器的电路设计提供的一种专业工具。
它们通常具有丰富的元件库、智能连线功能和性能分析工具，能够帮助工程师们进行可视化的电路设计和分析。
常用的电路设计软件有Protel、Altium Designer、Cadence等，它们提供了直观的界面和方便的操作，使得DCDC降压转换器的设计更加高效和可靠。
三、性能分析工具性能分析工具是用于对已设计好的DCDC降压转换器进行性能评估和分析的工具。
通过性能分析工具，工程师们可以直观地了解电路的输入输出特性、电流波形、效率曲线等，以便进一步优化和改进设计。
常用的性能分析工具有LabVIEW、MATLAB等，它们提供了丰富的数据处理和绘图功能，方便工程师们进行DCDC降压转换器性能的定量分析。
总结：DCDC降压转换器的设计与分析是电子产品设计中的重要环节，合理选择适用的工具能够有效提高设计效率和设计质量。
仿真工具、电路设计软件和性能分析工具是工程师们常用的工具，它们分别在不同的设计阶段发挥重要作用。
通过合理运用这些工具，工程师们能够更好地设计和分析DCDC降压转换器，提高电源的效率、稳定性和负载适应能力，满足各种应用的需求。
PWMPFM切换降压DC-DC转换器的分析与设计的开题报告
PWMPFM切换降压DC-DC转换器的分析与设计的开题报告一、选题背景随着电子技术的不断发展，电子产品的功能越来越复杂，要求更高效率、更可靠、更小的电源管理设备。
高效率开关电源已经成为电源管理的首选。
而降压DC-DC转换器是一种高效率、能够承受大电压波动的电源管理设备。
PWM和PFM两种控制方式是目前降压DC-DC转换器中应用广泛的两种控制方式，二者各有优劣。
本课题旨在通过对PWM-PFM 切换降压DC-DC转换器的分析与设计，探究控制方式对DC-DC转换器性能的影响，提高电源管理的效率和可靠性。
二、选题意义和目的降压DC-DC转换器具有高效率、能够承受大电压波动等特点，已经成为电源管理的首选。
而PWM和PFM两种控制方式各有优劣，控制方式对DC-DC转换器性能的影响是研究的热点问题。
本课题旨在通过对PWM-PFM切换降压DC-DC转换器的分析与设计，探究控制方式对DC-DC转换器性能的影响，提高电源管理的效率和可靠性。
三、研究内容和方法1. 了解PWM和PFM两种控制方式的基本原理和特点；2. 研究PWM-PFM切换降压DC-DC转换器的工作原理和性能；3. 建立PWM-PFM切换降压DC-DC转换器的数学模型，分析其转换特性；4. 在LTspice软件中进行仿真分析；5. 根据仿真结果，设计具有优异性能的PWM-PFM切换降压DC-DC 转换器，验证理论分析。
四、预期结果1. 深入了解PWM-PFM切换降压DC-DC转换器的工作原理和性能；2. 掌握LTspice软件的使用方法，能够进行模拟分析；3. 设计一种具有优异性能的PWM-PFM切换降压DC-DC转换器。
五、进度安排1. 第一周：查阅相关文献，了解PWM和PFM两种控制方式的基本原理和特点；2. 第二周：了解PWM-PFM切换降压DC-DC转换器的工作原理和性能；3. 第三周：建立PWM-PFM切换降压DC-DC转换器的数学模型，分析其转换特性；4. 第四周：在LTspice软件中进行仿真分析；5. 第五周：根据仿真结果，设计具有优异性能的PWM-PFM切换降压DC-DC转换器；6. 第六周：验证理论分析，撰写开题报告。
buck降压电路效率损耗
buck降压电路效率损耗
Buck 降压电路是一种基本的降压 DC-DC 转换电路，它的效率损
耗主要包括以下几个方面：
1. 开关损耗：在 Buck 降压电路中，开关管在开关过程中会产生开关损耗，这是由于开关管在导通和截止状态之间转换时，会产生电流
和电压的突变，从而导致能量的损耗。
2. 导通损耗：当开关管导通时，会有一定的导通电阻，从而导致
一定的导通损耗。
3. 电感损耗：Buck 降压电路中的电感也会产生一定的损耗，这是
由于电感中的电流会产生磁场，从而导致能量的损耗。
4. 电容损耗：Buck 降压电路中的电容也会产生一定的损耗，这是
由于电容中的电流会产生电场，从而导致能量的损耗。
5. 其他损耗：除了上述损耗之外，还存在一些其他的损耗，例如
线路损耗、驱动损耗等。
为了提高 Buck 降压电路的效率，可以采取以下措施：
1. 选择低导通电阻的开关管，以降低导通损耗。
2. 选择低损耗的电感和电容，以降低电感损耗和电容损耗。
3. 优化电路设计，例如采用同步 Buck 降压电路、减少开关频率等，以降低开关损耗。
4. 采用高效的驱动电路，以降低驱动损耗。
5. 优化散热设计，以降低器件温度，从而降低损耗。
Buck 降压电路的效率损耗是由多种因素共同作用的结果，需要综合考虑各种因素，采取相应的措施来提高效率。
Diodes降压转换器提高便携式产品效率
Diodes 降压转换器提高便携式产品效率
Diodes 公司（Diodes Incorporated）新推出的微型降压直流-直流转换器AP3403 一般能够达到超过95%的高效率，有效延长智能手机及其它低
压便携式产品的电池寿命。
这款同步脉冲宽度调制转换器可驱动高达600mA 的负载，并通过配置外部分压器丶电容器和电感器元件来保持高效率。
为了支持微型锂离子电池操作，新款降压转换器提供低至2.7V 到5V 的输入电压范围，空载电流仅34µA。
该器件具有卓越的线性及负载调
节功能，并利用电流模式控制提供最快的瞬态响应及逐周期电流限制。
AP3403 在有助于减小纹波的固定2MHz 下操作，所以能够缩减外部
电路元件的尺寸并节省成本。
器件采用了高效散热的超小巧U-DFN1616 封装，进一步缩减整体电路占位面积。
新转换器提供从0.7V 到5.5V 的输出电压范围，易于符合产品的配置要求。
器件具备欠压闭锁、超温保护、自动回复模式短路保护及软启动等一
系列完善的功能，有效保持系统完整性。
AP3403 600mA 降压转换器以一千个为出货批量并供应评估板。
5v传vbuck电路效率
5V到VBuck转换电路的效率取决于多个因素，包括电路的拓扑结构、元件的选择、工作条件和负载要求。
VBuck转换电路是一种降压电源电路，通常用于将较高的输入电压（5V或更高）转换为较低的输出电压（VBuck，通常小于输入电压）。
以下是影响VBuck 电路效率的一些关键因素：
拓扑结构：VBuck电路的拓扑结构可以影响效率。
常见的VBuck拓扑包括降压型和降压-升压型。
每种拓扑都有自己的特点，可能具有不同的效率。
元件选择：VBuck电路中的元件，如电感、开关管、二极管等，对效率有重要影响。
高效的元件可以减少功耗。
工作频率：VBuck电路的工作频率也会影响效率。
通常，高频率转换电路可以更高效地工作，但也会带来一些电磁干扰问题。
控制策略：VBuck电路通常采用PWM（脉冲宽度调制）或者其他控制策略来调整输出电压。
控制策略的设计和实现可以影响效率。
输入电压和输出电流：电路的输入电压和输出电流也是影响效率的因素。
效率通常在额定输入和输出条件下进行评估。
散热和温度：高功率VBuck电路可能需要散热装置，以降低元件温度并提高效率。
负载条件：负载条件也会影响效率。
电路在不同的负载条件下可能会有不同的效率。
一般来说，VBuck电路的效率可以在85%到95%之间，但具体的
效率取决于上述因素的综合影响。
设计VBuck电路时，通常需要进行电路仿真和优化，以确保在实际应用中获得最佳的效率。
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LMOS 之導通功耗：
HS +
IHG
L
IOUT +
ILG VIN Gate Signal COUT RLoad
_
_
圖六、LMOS 導通時
HG
LG
IL
IHG
ILG
DT TD1 TD2 DT TD1 TD2
圖七、LMOS 導通時之區間
2 PCON_LS Irms,LG Rds(on),LS
其中 Irms,LG
DT T
D1
T D2
DT
T
D1
T D2
圖十三、電感之漣波電流
圖十四、磁芯功耗曲線
無論是由計算或量測而得的磁芯功耗，通常都是直接由電感供應商所提供的。若無提供資料，則可用以下公 式來計算磁芯功耗：
X Y PL C FSW Bmax Ve
Bmax
L ΔI N Ae
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圖二十一、效率測量值與計算值之比較
AN005
© 2014 Richtek Technology Corporation
11
降壓轉換器效率之分析
圖二十二分別顯示降壓轉換器中，主要來自於 HMOS，LMOS，電感，驅動器和 PCB 走線等的功耗。可用 此圖來檢視在不同系統負載電流之下，
2 Iripple 2 其中 ILoop1 D IOUT 12
ILoop2
I2 1 D OUT
2 Iripple 12
3. 功率損耗測量值和計算值之比較
計算降壓轉換器之功率損耗的公式已清楚介紹並列出如上，將藉由實際應用來查驗這些功率損耗方程式是 否準確。表一列出了典型的降壓轉換器應用之參數；而圖二十一則顯示效率的測量值與計算值之間的比較。 表一、降壓轉換器之應用參數
Application Note
Davis Wen AN005 – March 2014
降壓轉換器效率之分析
摘要
同步降壓轉換電路是被廣泛地使用在提供非隔離電源給需低電壓和高電流之系統晶片 。對電源工程師而言， 首要的工作是要充分了解同步降壓轉換器的功率損耗，並進而提昇其效率。本應用須知將對降壓轉換器的 效率作詳細的分析，以了解同步降壓轉換器中各主要功率損耗的來源。
AN005
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1
降壓轉換器效率之分析
1. 降壓轉換器的功率損耗分析
若要設計出最佳性能的轉換器就必須充分了解轉換器的功率損耗。圖一顯示了常用的單相同步降壓轉換器 的電路。在同步降壓轉換器電路中，主要的功率損耗分為下列四項： A : 功率半導體的功率損耗 B : 電感的功率損耗 C : 驅動器的功率損耗 D : PCB 走線的功率損耗
PCB loss PCB loop1 loss + PCB loop2 loss
ILoop12 Rtr1 Rtr2 Rtr3 Rtr6 Rtr7 ILoop22 Rtr3 Rtr4 Rtr5 Rtr6
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AN005
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降壓轉換器效率之分析
LMOS 反向恢復電荷之功耗：
圖十、 LMOS 自體二極體反向恢復之區間
圖十、LMOS 自體二極體反向恢復之區間
Prr Qrr VDD Fsw Qrr VIN Fsw
B: 電感直流與交流之功耗 電感的直流功耗：
2 Iripple 2 (1-D) IOUT 12
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5
降壓轉換器效率之分析
LMOS 空滯期的自體二極體功耗：
空滯期的功耗是因 LMOS 自體二極體在空滯期導通所引起。
HS + ILG VIN Gate Signal COUT RLoad IOUT +
圖一、同步降壓轉換器
2. 功率損耗之計算
現在或未來較先進的微處理器都非常地需要低功耗、高效率的同步降壓轉換器。本應用須知將詳細介紹如 何計算在一個典型的同步降壓轉換器中，分別發生在以下各項的功率損耗。計算條件是以轉換器工作在連 續導通模式（CCM） 、固定開關頻率、固定輸入電壓和固定輸出電壓之下的。
0 0 0 0 2.5 5 7.5 10 12.5 I.OUT LOA D CURRENT (A) 15 17.5 20 22.5 25 25
圖二十二、降壓轉換器中的主要功耗 圖二十三顯示降壓轉換器主要功耗更詳細的分解，並以曲線說明各功耗和負載電流 IOUT 的關係。 HMOS：PHSW （切換時之功耗）和 PHCOD（導通時之功耗） LMOS：PLCOD（導通時之功耗） ，PL_DIODE（空滯期的自體二極體功耗）和 PRR（反向恢復電荷之功耗） 電感：PL（電感的直流與磁芯功耗） 驅動器：PDRV（柵極驅動器電荷之功耗） PCB：PPCB（PCB 走線之功耗）
3
降壓轉換器效率之分析
HMOS 之導通功耗：
高側 MOSFET 之導通功耗是由該 MOSFET 的導通內阻的和它的 RMS 電流來決定。
HS +
IHG
L
IOUT +
ILG VIN Gate Signal LS COUT RLoad
_
_
圖四、HMOS 導通時
HG
LG
IL
IHG
ILG
DT TD1 TD2 DT TD1 TD2
POW ER LOSS vs. LOAD C URR ENT
3 3 2.7 2.4
TOTA L POWER LOSS (W)
P.HMOS I.OUT 2.1 P.LMOS I.OUT P.L I.OUT
1.8
1.5
P.DRV I.OUT
PD.PCB I.OUT
1.2 0.9 0.6 0.3
PHS-ON Fsw VDS IDS
THS-ON
IG-ON
t1 t 2 T Fsw VIN Io HS-ON 2 2
QSW IG,ON
VDriver VPL RHI RGATE RG1
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Gate Signal
LS
COUT CESR Rtr6
RLoad
_
Rtr7
Rtr5
_
圖十九、PCB 迴路 1 走線之示意圖
Rtr1 +
HS
Rtr2 Rtr4
L
RL Rtr3 IOUT +
VIN
Gate Signal
LS
COUT CESR Rtr6
RLoad
_
Rtr7
Rtr5
_
圖二十、PCB 迴路 2 走線之示意圖
目錄
1. 降壓轉換器的功率損耗分析 .........................................................................................................2 2. 功率損耗之計算...........................................................................................................................2 3. 功率損耗測量值和計算值之比較 ................................................................................................ 11 4. 結論 ..........................................................................................................................................13
7
降壓轉換器效率之分析
2 Pcopper Irms,L RL_DCR
其中 Irms,L
2 IOUT
2 Iripple
12
電感磁芯的功耗：
電感磁芯的功耗主要是因在磁芯材料的交流磁場所引起，功耗大小是和操作頻率與總磁通量有關，且可能 會因不同磁性材料而有所不同。
HG
LG
IL
ΔI
IHG
ILG
9
降壓轉換器效率之分析
D: PCB 之功耗：
圖十八導通的情形分別顯示於圖十九（迴路 1 HMOS 導通）和圖二十（迴路 2 LMOS 導通） ，其中也將走 線的電阻 Rtr1 ~ Rtr7 等細節模擬進去。
圖十八、PCB 走線示意圖
HS
Rtr1 +
Rtr2 Rtr4
L
RL Rtr3 IOUT +
VIN
IC 型號 輸入電壓 輸出電壓 開關頻率 VDD 電壓 電感 DCR 高側開關 HMOS 低側開關 LMOS RT8120 12V 1.2V 300kHz 12V 1µH 1.2mΩ BSC090N03LS BSC090N03LS*2
EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT
100 100 97.5 95 92.5
IHG
L