DCDC电源基础知识专题培训课件
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LDODCDC基础知识 PPT课件
10 风筝 个巨大的木轮，不停地转着，将水扬起
来，半圈儿水在闪着白光。那里是我们 村的水磨坊。
“那儿找过了吗？” “没找过，说不定‘幸福鸟’就落 在那儿呢。”大家说。 我们向那房子跑去，继续寻找我们 的“幸福鸟”……
童年的时候，我们这些孩子，
10 风筝 最大的快乐就是做风筝，放风筝。
10 风筝
快乐写话：
下课了，我们冲出教室，在操场上玩（ ） 的游戏，———————————————— ———————————————————— ————————————————————。
布置作业： 1、抄写文中喜欢的句子。 2、继续了解风筝的资料。
10 风筝
1 、 默 读 5—8 自 然 段 ， 画 出 表 现 “我们”心情的句子或词语。
2、想一想你从这些句子或词语中 体会到了什么？
我们都哭了，在田野里四处寻 找，找了半个下午，还是没有踪影。
10 风筝 我们垂头丧气地坐在田埂上，一抬
头，看见远远的水面上半沉半浮着 一个巨大的木轮，不停地转着，将 水扬起来，半圈儿水在闪着白光。 那里是我们村的水磨坊。
欣喜若狂
兴ห้องสมุดไป่ตู้采烈
从早晨玩到下午，我们还是歇 不下来，牵着风筝在田野里奔跑。
10 风筝 风筝越飞越高，似乎飞到了云彩上。
我们快活地喊叫着，在田野里 拼命地奔跑。
10 风筝 从早晨玩到下午，我们还是歇
不下来，牵着风筝在田野里奔跑。
忽然吹来一阵风，线嘣地断了。 风筝在空中抖动了一下，便极快地
10 风筝 飞走了。我们大惊失色，千呼万唤，
我们都哭了，在田野里四处寻 找，找了半个下午，还是没有踪影。
10 风筝 我们垂头丧气地坐在田埂上，一抬
头，看见远远的水面上半沉半浮着 一个巨大的木轮，不停地转着，将 水扬起来，半圈儿水在闪着白光。 那里是我们村的水磨坊。
来，半圈儿水在闪着白光。那里是我们 村的水磨坊。
“那儿找过了吗？” “没找过，说不定‘幸福鸟’就落 在那儿呢。”大家说。 我们向那房子跑去，继续寻找我们 的“幸福鸟”……
童年的时候，我们这些孩子，
10 风筝 最大的快乐就是做风筝，放风筝。
10 风筝
快乐写话：
下课了，我们冲出教室，在操场上玩（ ） 的游戏，———————————————— ———————————————————— ————————————————————。
布置作业： 1、抄写文中喜欢的句子。 2、继续了解风筝的资料。
10 风筝
1 、 默 读 5—8 自 然 段 ， 画 出 表 现 “我们”心情的句子或词语。
2、想一想你从这些句子或词语中 体会到了什么？
我们都哭了，在田野里四处寻 找，找了半个下午，还是没有踪影。
10 风筝 我们垂头丧气地坐在田埂上，一抬
头，看见远远的水面上半沉半浮着 一个巨大的木轮，不停地转着，将 水扬起来，半圈儿水在闪着白光。 那里是我们村的水磨坊。
欣喜若狂
兴ห้องสมุดไป่ตู้采烈
从早晨玩到下午，我们还是歇 不下来，牵着风筝在田野里奔跑。
10 风筝 风筝越飞越高，似乎飞到了云彩上。
我们快活地喊叫着，在田野里 拼命地奔跑。
10 风筝 从早晨玩到下午，我们还是歇
不下来，牵着风筝在田野里奔跑。
忽然吹来一阵风，线嘣地断了。 风筝在空中抖动了一下，便极快地
10 风筝 飞走了。我们大惊失色，千呼万唤，
我们都哭了，在田野里四处寻 找，找了半个下午，还是没有踪影。
10 风筝 我们垂头丧气地坐在田埂上，一抬
头，看见远远的水面上半沉半浮着 一个巨大的木轮，不停地转着，将 水扬起来，半圈儿水在闪着白光。 那里是我们村的水磨坊。
开关电源DCDC基本知识
II I IL 1 Id 1 D 1
L
d
0
I0
I0
2.输入电流脉动
输入电流增量:
UdDTI I
L
d
L
d
输入电感电流的最大值:
Id
mId
1 2IL
Id
UdDT 2Ld
由无耗性可知: U dId U 0I0,Id U U d 0I0D D 0I0D D 0U R 0 0
Id
mU0(DD 0R0
D0T) 2Ld
开关电源DCDC基本知识
27
3.输出电压的脉动值 当VTon,VD off时,电容C0放电维持输出电压
U 0
D
AV
Uo U
d
VU
当D改变,U0改变 d
U DU
0
d
输出电压平均值 输入电压平均值 (10)
4.输入电流平均值Id
输出电压
P d Id U d U 0 I0
I0
1 D
Id
输入功率 电流
输出电流
开关电源DCDC基本知识
10
5.输出电压纹波分析
当 C0 ,U0con ,但sCto 为有限值
iL iCI0 负载电流
当 t[DT,T]时,T截止,D续流,U0靠C0放电和L0中电流下降维持
三.假设: 1.T,D均为理想器件 2.L0较大,使得在一个周期内电流连续且无内阻 3.直流输出电压U0为恒定 4.整个电路无功耗 5.电路已达稳态
开关电源DCDC基本知识
6
四.电路各点的波形
开关电源DCDC基本知识
7
五.电路分析
iL increase,the equivalent circuit
《LDODCDC基础知识》PPT课件
噪声一般为在10Hz至100kHz频率范围内一定输入电压下其输出噪 声电压的均方值，单位是μVRMS。
精选PPT
9
LDO的参数
• 9、转换效率
忽略静态电流（Iq），LDO的效率可用下式计算得出：
精选PPT
10
LDO的参数
• 10、功耗
LDO的功耗可以用下式计算： Pldo=（Vin-Vout）*Iout+Vin*Iq
输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。该电压差就 是在负载电流一定的条件下，输入电压和输出电压的差值，在保证输 出电压稳定的条件下，该电压压差越低，线性稳压器的性能就越好。 比如，RICHTEK的RT9193的Dropout电压为：220mV @ 300mA
4．接地电流(Ground Pin Current)
PD(MAX) = (125°C−25°C) / (333 °C/W)= 300mW (SC-70-5)
PD(MAX) = (125°C−25°C) / (250 °C/W )= 400mW (SOT-23-5)
精选PPT
11
LDO的参数
• 11、输入输出电容
LDO需要增加外部输入和输出电容器，除滤波作用外，输出电容 器的等效串联电阻(ESR)会影响LDO的稳定性。具有较低ESR(10 mΩ 量级)的陶瓷电容通常是输入输出电容的首选，因为它们价格低而且 故障模式是断路，相比之下钽电容比较昂贵且其故障模式是短路。一 般建议使用X5R或X7R的1uF电容。
接地电流是指串联调整管输出电流为零时，输入电源提供的稳压 器工作电流。该电流也称为静态电流(Quiescent Current)，常用Ignd 或Iq表示，该值一般为uA级别。通常较理想的低压差稳压器的接地电 流很小。
精选PPT
9
LDO的参数
• 9、转换效率
忽略静态电流（Iq），LDO的效率可用下式计算得出：
精选PPT
10
LDO的参数
• 10、功耗
LDO的功耗可以用下式计算： Pldo=（Vin-Vout）*Iout+Vin*Iq
输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。该电压差就 是在负载电流一定的条件下，输入电压和输出电压的差值，在保证输 出电压稳定的条件下，该电压压差越低，线性稳压器的性能就越好。 比如，RICHTEK的RT9193的Dropout电压为：220mV @ 300mA
4．接地电流(Ground Pin Current)
PD(MAX) = (125°C−25°C) / (333 °C/W)= 300mW (SC-70-5)
PD(MAX) = (125°C−25°C) / (250 °C/W )= 400mW (SOT-23-5)
精选PPT
11
LDO的参数
• 11、输入输出电容
LDO需要增加外部输入和输出电容器，除滤波作用外，输出电容 器的等效串联电阻(ESR)会影响LDO的稳定性。具有较低ESR(10 mΩ 量级)的陶瓷电容通常是输入输出电容的首选，因为它们价格低而且 故障模式是断路，相比之下钽电容比较昂贵且其故障模式是短路。一 般建议使用X5R或X7R的1uF电容。
接地电流是指串联调整管输出电流为零时，输入电源提供的稳压 器工作电流。该电流也称为静态电流(Quiescent Current)，常用Ignd 或Iq表示，该值一般为uA级别。通常较理想的低压差稳压器的接地电 流很小。
《DCDC电源电路经验》课件
通信系统中的DCDC电源电路
应用背景：通信系统中需要稳定的电源供应 功能：为通信设备提供稳定的电源 特点：高效率、低噪声、高可靠性 应用实例：基站、路由器、交换机等通信设备中的DCDC电源电路
工业控制中的DCDC电源电路
应用领域：工业自 动化、机器人、数 控机床等
功能：提供稳定、 可靠的电源输出
线性DCDC电源电路：优 点是输出电压稳定，缺点 是效率低
开关DCDC电源电路：优 点是效率高，缺点是输出 电压可能不稳定
应用：广泛应用于各种电 子设备，如手机、电脑、 家电等
DCDC电源电路设计
输入输出电压范围
输入电压范围：通常为10-30V
电压精度：一般要求达到±2%或更 高
添加标题
添加标题
DCDC电源电路的控制策略
电压控制模式
优点：简单易行，易于实现
电压控制模式：通过控制输 出电压来调节电源输出
缺点：输出电压可能不稳定， 需要额外的稳压措施
应用：适用于对输出电压要 求不高的场合
电流控制模式
电流模式：通过 控制电流来调节 输出电压
电压模式：通过 控制电压来调节 输出电流
混合模式：结合 电流模式和电压 模式，实现更精 确的控制
法规要求：满足日 益严格的环保和能 效法规要求
应用领域：拓展新 的应用领域，如电 动汽车、可再生能 源等
THANK YOU
汇报人：
减小体积：宽禁带半导体材料可以减小电源电路的体积，提高便携性
提高可靠性：宽禁带半导体材料可以提高电源电路的可靠性，延长使用寿命
降低成本：随着技术的发展，宽禁带半导体材料的成本有望降低，进一步推动其在电源 电路中的应用
未来挑战与展望
技术挑战：提高转 换效率、降低功耗、 提高稳定性等
DCDC培训资料2
要点二
详细描述
DC/DC转换器控制原理是通过调节开关的占空比，将 输入电压变换成所需的输出电压。控制策略包括电压模 式控制和电流模式控制两种主要方式，其中电压模式控 制具有简单、响应速度快等优点，但存在负载效应和输 出电压交叉调整率的问题；电流模式控制则可以消除负 载效应，提高系统性能，但电路实现较为复杂。
感谢您的观看
THANKS
技术发展趋势及市场前景分析
高可靠性及长寿命
DC/DC转换器在许多重要领域都有应用， 如航空航天、工业控制、数据中心等。这些 领域对DC/DC产品的可靠性和寿命要求非 常高。因此，提高DC/DC产品的可靠性和 寿命是未来发展的重要方向之一。
智能化及数字化
随着数字化时代的到来，智能化和数字化成 为了电子设备的重要特征。DC/DC转换器
系统集成与测试
将DC/DC转换器与其他电路 集成，并进行性能测试和验证 。
设计输入和输出参数的确定
输入电压范围
根据应用需求，确定DC/DC转换器的输入 电压范围。
负载特性
根据应用需求，确定DC/DC转换器的负载 特性，如阻性负载、感性负载等。
输出电压和电流
根据应用需求，确定DC/DC转换器的输出 电压和电流。
数字控制技术
数字控制技术是实现高效能转换的关键技术之一。未来，研究数字控制技术将会成为 DC/DC转换器发展的重要方向之一。通过引入先进的数字信号处理和控制算法，实现更精 确的控制和更优化的运行，提高设备的性能和可靠性。
智能化及数字化技术
智能化和数字化技术将会成为DC/DC转换器未来发展的重要方向之一。通过引入人工智能 、机器学习等技术手段，实现设备的自主控制和智能管理，提高设备的智能化程度和自动 化水平。
《DCDC变换器》课件
提高电源系统的稳定性和 可靠性
降低电源系统的成本和维 护费用
提高电源系统的效率和性 能
提高电源系统的灵活性和 适应性
卫星电源系统：为 卫星提供稳定的电 源
航天器电源系统： 为航天器提供稳定 的电源
航空电子设备：为 航空电子设备提供 稳定的电源
导弹武器系统：为 导弹武器系统提供 稳定的电源
用于控制系统的电源供应 电机驱动和控制 传感器信号处理 工厂自动化设备的能源管理
数字化控制技术在DCDC变 换器中的应用
数字化控制技术的发展趋 势和挑战
软开关技术的概念：通过控制开关的导通和关断时间，实现开关的软切换，降低开关损耗。 软开关技术的分类：包括零电压开关（ZVS）、零电流开关（ZCS）和零电压零电流开关 （ZVZCS）。
软开关技术的应用：在DCDC变换器中，软开关技术可以提高变换器的效率和稳定性。
DCDC变换器广泛应用于各种 电子设备和电源系统中
它具有效率高、体积小、重 量轻等优点
实现直流电压的转换
为负载提供稳定的直流电压
添加标题
添加标题
用于分布式电源系统
添加标题
添加标题
提高电源利用效率和可靠性
按工作原理分类： 升压型、降压型 和升降压型
按输入输出电压 关系分类：隔离 式和非隔离式
按控制方式分类： 脉宽调制（PWM） 和脉冲频率调制 （PFM）
DCDC变换器的技 术发展
提高转换 效率：采 用新型拓 扑结构、 控制策略 等
降低损耗： 优化电路 设计、材 料选择等
提高稳定 性：采用 先进的控 制算法、 保护措施 等
提高可靠 性：采用 冗余设计、 故障诊断 等
提高集成 度：采用 模块化设 计、集成 电路等
DC-DC开关电源基础知识
开关电源基础知识介绍1、输出纹波噪声的测量及输出电路的处理PWM 开关电源的输出的纹波噪声与开产频率有关。
其纹波噪声分为两大部分：纹波（包括 开关频率的纹波和周期及随机性漂移）和噪声（开关过程中产生）。
周期及随机性漂移在纹波与噪声的测量过程中，如果不使用正确的测量方法将无法正确地测量出真出的输出 纹波噪声。
下面是推荐的测量方法：平行线测量法:输出管脚接平行线 后接电容,在电容两端使用20MHz 示波器探头测量。
具体要求见右图， 负载C 为瓷片电容，负载与模块之间的 距离在51mm 和76mm(2in.和3in) 之间。
在大多数电路中,本公司模块的输出纹波噪声都能满足要求。
对于输出纹波有较为严格要求的 电源系统可以在输出增加差模滤波器来进一步降低纹波，但在设计过程中应注意尽量选择较小的 电感和较大的电容。
如果需要消除进一步喊小噪声，需要加共模滤波器。
输入与输出及外壳之间加高压隔离电容（一般为1~2.2nF ）也可以减小共模噪声。
2、多路输出的交互调节及其应用对于多路输出的电源模块，用户比较关心输出 负载发生变化时不同输出路的相互间的影响。
例如，当主路输出空载时，辅助输出路的负载能力，一般电源100% 由于主路负载太轻，而使辅助路输出的能力极低。
本 公司产品采用了集成磁路的概念，或采取双路同步控制96% 使输出电压之间的交互调节特性大大改善。
下图显示了 交互调节的优点。
图中lo1为主路负载电流、lo2为辅助 0路负载电流、Vo2为辅助路输出电压。
由图可见， 20%100% Io2在主路负载从20%～100%变化时，辅助路输出电压随辅助路负载电流的变化曲线中，辅助路输出电压始终在±4%范围之内。
即使在最坏的情况，即主路 空载、辅助路江载，主路满载、辅助路空载时其输出电压也能保证在标称电压的±10%范围之内。
由此，对于输出稳压精度要求不太高的情况下，这种不稳压的辅助输出不仅能够满足供电的条件， 而且相对成本低、器件少、可靠性高。
DC-DC培训
三、DC-DC的纹波和噪音
2. 平行线测量装置
平行线测量装置如图下所示。图 中，C1 是多层陶瓷电容（MLCC）， 容量为1μF，C2 是钽电解电容，容量是10μF。两条平行铜箔带的电压 降之和小于输出电压值的2%。该测量方法的优点是与实际工作环境比较 接近，缺点是较容易捡拾EMI 干扰。
三、DC-DC的纹波和噪音
三dcdc的纹波和噪音纹波和噪声的测量方法在测量纹波和噪声这一性能指标时经常有这样的情况发生发现与产品技术规格上的指标不符大大地超过技术规格上的性能指标要求这往往是用户的测量装置不合适测量的方法测量点的选择不合适或采用通用的测量探头所致双绞线测量装置双绞线测量装置如图3所示
一、直流—直流变换电路概述
考虑到稳态工作时电感伏秒平衡的特点，电感充放电过程电流 波动值相等，依据前面的分析，晶体管导通时有：
(U d U o ) U d (1 D) (1 D) DU d I L t1 DT L L fL 考虑到输出电压脉动很小，有 iL iC，且有一周期内电容充 放电平衡，根据图4-2中ic波形，Q的时间为T/2，则电容纹波峰峰
二、降压式变换电路（Buck电路）
（2）电路工作频率很高，一个开关周期内电容充 放电引起的纹波uripple(t) 很小，相对于电容上 输出的直流电压Uo有： uripple
max
U o 电容
上电压宏观上可以看作恒定。
电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大 的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关 电路稳态分析中的小纹波近似原理。
从等效电路模型的分析可以知道，电容上输出电压uo(t)就是us(t) 的直流分量再附加微小纹波 uripple(t) ，且 uripple max U 0 ，晶体管导
DC-DC电源培训_2011-07-23
1k
10k
20K
100k
1M
FREQUENCY 摆放位置
计算公式
Type III补偿
电容低 ESR*C
Gain
0db
Type III
Vo
-40db/dec
-35db -20db/dec
Phase
0
1k
10k
20K
100k
1M
-90
-180
1k
10k
20K
100k
1M
GM 放大器补偿
FREQUENCY 摆放位置
300KHZ yes
yes
300KHZ yes
OCP(Sensing MOSFET RDS(ON))
OVP En Duty Loop Compensation Under Voltage Protection Automatic PSM/PWM Modes
yes
NO yes 0% to 85% yes yes NO
MOS 导通损耗
Highside Mosfet Conduction Power Loss Pd Id * Rds (on) * D Low side Mosfet Conduction Power Loss Pd Id * Rds (on) * (1 - D)
High, Low Side MOS开关损耗
IL,on IL,off
IL Io IL
I L V * T L ( Vin Vo) * Ton ( Vin Vo) * D * Ts L L Vo * Toff Vo * (1 D) * Ts L L
IL,on IL,off
( Vin Vo) * D * Ts Vo * (1 D) * Ts L L
DCDC培训资料2
按变换类型分类
按开关类型分类
DC/DC转换器按变换类型可分为直接 和间接两种。直接DC/DC转换器通过 开关管和储能元件实现电压的直接变 换，间接DC/DC转换器则通过变换器 将直流电源转换为交流电源，再通过 整流和滤波电路实现直流电源的变换 。
DC/DC转换器按开关类型可分为硬开 关和软开关两种。硬开关在开关过程 中因器件的硬性开通和关断而产生较 大的损耗和电磁干扰，而软开关则在 开关过程中通过谐振技术使开关器件 在零电压或零电流状态下进行开关转 换，从而降低了损耗和电磁干扰。
航空航天领域
航空航天领域需要使用DC/DC转换器将母线电压 转换为各种电子设备所需的直流电源，同时由于 空间环境的特殊性，要求DC/DC转换器具有较高 的可靠性和稳定性。
工业控制系统
工业控制系统中需要使用大量的传感器、执行器 和控制器等电子设备，这些设备需要使用DC/DC 转换器提供稳定可靠的电源。
升压（Boost）电路
采用电容器存储能量，然后与输入电压一起向 负载提供能量，使得输出电压大于输入电压。
反转（Inverter）电路
3
将直流电压转换成交流电压，通常用于无源元 件的驱动。
DC/DC转换器的控制方式
01
脉冲宽度调制（ PWM）
通过调节占空比来控制输出电压，使 得输出电压保持稳定。
02
定期对DC/DC转换器进行维护 检查，包括清理灰尘、检查电 路板和散热风扇等，确保设备 正常运行
DC/DC转换器的优化方向及改进措施
优化方向：提高转换效率 改进措施：增加过压保护功能
通过优化电路设计和选用高效元器件，提高DC/DC转 换器的转换效率
在DC/DC转换器上增加过压保护功能，当输出电压过 高时，能够自动切断电源，保护负载和电路板
dcdc培训资料2
02
DC/DC转换器的类型
隔离式和非隔离式
隔离式
转换器输入和输出之间存在电气隔离 ，通常使用变压器实现。优点是可以 在不同电压级别之间转换，提高安全 性。缺点是体积较大，成本较高。
非隔离式
转换器输入和输出之间没有电气隔离 。优点是成本较低，体积较小。缺点 是安全性较低，只能用于相同电压级 别之间的转换。
纹波和噪声
纹波
指输出电压或电流中的交流成分，会影响输出电压和电流的质量和稳定性。
噪声
指DC/DC转换器内部或外部产生的干扰信号，可能会影响输出电压和电流的稳定 性和性能。
尺寸和重量
尺寸
DC/DC转换器的物理尺寸，会影响其 在系统中的应用和布局。
重量
DC/DC转换器的重量，会影响其在系 统中的安装和固定方式。
全桥式
通过四个开关管和两个磁性元件，将输入直流电压转换为另 一个直流电压。优点是输出电压精度高，效率高。缺点是电 路复杂，成本较高。
03
DC/DC转换器的性能参数
输入电压和输出电压
输入电压
DC/DC转换器的输入电压范围决 定了其适应的电源范围，通常根 据系统需求和电源供应情况而定 。
输出电压
输出电压是DC/DC转换器所能够 调整和稳定的直流电压，通常需 要根据负载的需求进行设定。
dcdc培训资料2
汇报人： 2023-12-23
目录
• DC/DC转换器简介 • DC/DC转换器的类型 • DC/DC转换器的性能参数 • DC/DC转换器的选择 • DC/DC转换器的使用和注意
事项 • DC/DC转换器的常见问题和
解决方案
01
DC/DC转换器简介
DC/DC转换器的定义
DCDC电源电路经验ppt课件
45 Phase ( f ) 30
15 0
15 30 45 60 75 90
1
R1 1 104 10
R2 1 103
C 1 10 8
1 00
1 103
f
1 104
1 105
PI调理器的传送函数：
R1
C1
G (s)U/U oi R 1C 1s1 R 2C 1s(R 1C 2s1)
当 C2 C1 时
自动控制系统的数学描画：
R(s)
C(s)
G(s)
R(s) G1(s)
C(s) G2(s)
R(s) +
C(s)
G1(s)
-
R1(s)
G2(s)
C(s)G (s)R(s)
C (s) G 1 (s)G 2 (s)R (s) G (s)G 1 (s)G 2(s)
C (s) G 1 (s)R ( (s) R 1 (s))
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 103
1 104 f
1 105
1 106
积分器的传送函数：
Ui R Vref R1
C
1
G(s)U/oUisC
1
R RCs
-
+
R 1 104
C 1 10 8
Uo 180
1 60
1 40
1 20
1 00
80
60
40 Gain ( f ) 20
40 60 80 10 0 12 0 14 0 16 0 18 0
10 0
1 10 3
1 10 4 f
1 10 5
开环传送函数稳定性判据：
相位在低频段趋向于180度〔即保证系统是负反响系
15 0
15 30 45 60 75 90
1
R1 1 104 10
R2 1 103
C 1 10 8
1 00
1 103
f
1 104
1 105
PI调理器的传送函数：
R1
C1
G (s)U/U oi R 1C 1s1 R 2C 1s(R 1C 2s1)
当 C2 C1 时
自动控制系统的数学描画：
R(s)
C(s)
G(s)
R(s) G1(s)
C(s) G2(s)
R(s) +
C(s)
G1(s)
-
R1(s)
G2(s)
C(s)G (s)R(s)
C (s) G 1 (s)G 2 (s)R (s) G (s)G 1 (s)G 2(s)
C (s) G 1 (s)R ( (s) R 1 (s))
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 103
1 104 f
1 105
1 106
积分器的传送函数：
Ui R Vref R1
C
1
G(s)U/oUisC
1
R RCs
-
+
R 1 104
C 1 10 8
Uo 180
1 60
1 40
1 20
1 00
80
60
40 Gain ( f ) 20
40 60 80 10 0 12 0 14 0 16 0 18 0
10 0
1 10 3
1 10 4 f
1 10 5
开环传送函数稳定性判据：
相位在低频段趋向于180度〔即保证系统是负反响系
DCDC基础知识
• 双极型线性稳压器具有较高的压降电压，并能支持较高的输 入电压且拥有更好的瞬态响应。
• MOSFET LDO 能支持非常低的压降、低静态电流、改善的 噪声性能和低电源抑制。
6
有关 LDO 压降的更多信息
• 在 LDO 数据表中，只规定了最大输出电流条件下的压 降。在其他的工作条件下，压降可以通过计算求出。
AC 输入
变压器耦合
横跨隔离边界的信号反馈回路 通常需要一个光耦合器做隔离
具有功率因数校正 (PFC) 功能的初级侧开关模式电源
7
控制器与稳压器
• 控制器
– 分立式 MOSFET – 负责提供控制功率级所需的“智能” – 设计更加精细复杂 – 可全面控制 FET 选择、开关频率、过流、补偿、软起动 – 可通过优化设计调整使电源满足您的特殊需求
• 而且，还可以控制 开关阻抗以使其实 际上起一个后置稳 压器的作用
6
电荷泵
Q 1
+ VIN Q
2
C
Q
F
3
VCF+ Q
4
Io
+
Co
LOA V
D
o-
优点
• 中等效率 • 由于电荷泵将电容器两端的电压接入输出端及从输
出端接出，因此：
– 无需电感器 – VOUT 可高于、低于和等于 VIN
• 较少的组件使电荷泵更易于设计
应用
• 需要一个低输出电流的应用 • 具有中等的输入-输出电压差的应用 • 存在空间限制的应用
• 全集成型稳压器
– 集成型开关 – “即插即用型” 设计 – 输出滤波器组件的选择范围受限 – 对于功能性的控制受限
• 部分集成型稳压器
– 可提供全部或部分特性集，内部或外部补偿 – 内部功率 FET、外部同步 FET 或箝位二极管 – 对于频率、过流、软起动等功能的控制受限 – 可提供较宽的输出滤波器组件选择范围
• MOSFET LDO 能支持非常低的压降、低静态电流、改善的 噪声性能和低电源抑制。
6
有关 LDO 压降的更多信息
• 在 LDO 数据表中，只规定了最大输出电流条件下的压 降。在其他的工作条件下，压降可以通过计算求出。
AC 输入
变压器耦合
横跨隔离边界的信号反馈回路 通常需要一个光耦合器做隔离
具有功率因数校正 (PFC) 功能的初级侧开关模式电源
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控制器与稳压器
• 控制器
– 分立式 MOSFET – 负责提供控制功率级所需的“智能” – 设计更加精细复杂 – 可全面控制 FET 选择、开关频率、过流、补偿、软起动 – 可通过优化设计调整使电源满足您的特殊需求
• 而且，还可以控制 开关阻抗以使其实 际上起一个后置稳 压器的作用
6
电荷泵
Q 1
+ VIN Q
2
C
Q
F
3
VCF+ Q
4
Io
+
Co
LOA V
D
o-
优点
• 中等效率 • 由于电荷泵将电容器两端的电压接入输出端及从输
出端接出，因此：
– 无需电感器 – VOUT 可高于、低于和等于 VIN
• 较少的组件使电荷泵更易于设计
应用
• 需要一个低输出电流的应用 • 具有中等的输入-输出电压差的应用 • 存在空间限制的应用
• 全集成型稳压器
– 集成型开关 – “即插即用型” 设计 – 输出滤波器组件的选择范围受限 – 对于功能性的控制受限
• 部分集成型稳压器
– 可提供全部或部分特性集，内部或外部补偿 – 内部功率 FET、外部同步 FET 或箝位二极管 – 对于频率、过流、软起动等功能的控制受限 – 可提供较宽的输出滤波器组件选择范围
dcdc电源电路基础知识
DC/DC基本知识DC/DC是开关电源芯片。
开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。
其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。
开关电源可以用于升压和降压。
我们常用的DC-DC产品有两种。
一种为电荷泵（Charge Pump），一种为电感储能DC-DC转换器。
本文详细讲解了这两种DC/DC产品的相关知识。
目录一. 电荷泵1. 工作原理2. 倍压模式如何产生3. 电荷泵的效率4. 电荷泵的应用5. 电荷泵选用要点二. 电感式DC/DC1. 工作原理（BUCK）2. 整流二极管的选择3. 同步整流技术4. 电感器的选择5. 输入电容的选择6. 输出电容的选择7. BOOST 与BUCK的拓扑结构一. 电荷泵电荷泵为容性储能DC-DC产品，可以进行升压，也可以作为降压使用，还可以进行反压输出。
电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。
1. 工作原理电荷泵是通过外部一个快速充电电容（Flying Capacitor），内部以一定的频率进行开关，对电容进行充电，并且和输入电压一起，进行升压（或者降压）转换。
最后以恒压输出。
在芯片内部有负反馈电路，以保证输出电压的稳定，如上图Vout ，经R1,R2分压得到电压V2，与基准电压VREF做比较，经过误差放大器A，来控制充电电容的充电时间和充电电压，从而达到稳定值。
电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。
例如，它在 1.5X或1X的模式下都可以运行。
当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的 1.5倍的输出电压。
而当电池的电压较高时，电荷泵则在1X模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。
这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。
2. 倍压模式如何产生以1.5x mode为例讲解：电压转换分两个阶段完成。
DCDC变换基础与新技术课件
DC/DC变换的意义何在？
电源按其一次能源的不同可以分为
– 1.产生电能的电源（电池、光伏电板、发电机等） – 2.变换电能的电源（相控整流、DCDC、逆变等）
产生电能——从无到有 变换电能——从一种形态转变为另一种形态 两者拥有同等重要的地位
DCDC变换基础与新技术
DC/DC变换的意义何在？
DCDC变换电源是一个将质量较低的电能变为 质量较高电能的过程
DCDC变换基础与新技术
0W-2000W的应用 场合。
同样会因为两开关管或 输入电容参数失配而造 成偏磁饱和，但很容易 改良电路以避免。
DCDC变换基础与新技术
双管正激拓扑
目前在500W以上电源中 很常用的一种拓扑，逐 渐替代了半桥。
许多分析的文章中给出 的原因是稳定可靠，自 己尚未琢磨出缘由。
DCDC变换基础与新技术
全桥拓扑
功率方面已经达到开关 电源的极限，应用于大 功率场合。
DCDC变换基础与新技术
DC/DC变换器新技术
节能是一台电源永恒的追求，所以DC/DC变 换新技术绝大多数都是围绕着降低开关损耗提 出的。
常见的新技术包括：
地的若干种输出电压。
4.无需工频变压器，重量轻、体积小 5.管耗很小，散热器小 缺点：
1.输出电压纹波较大（10mV-100mV） 2.剧烈的开关动作造成严重的电磁兼
容问题
DCDC变换基础与新技术
开关电源的基本结构
输入整流滤波 辅助电源 时钟振荡电路
功率变换 驱动电路 控制电路
输出整流滤波 过压过流保护 反馈补偿
粗电
精电
DCDC变换基础与新技术
DC/DC变换的途径有哪些？
串联式稳压电源 开关式稳压电源
电源按其一次能源的不同可以分为
– 1.产生电能的电源（电池、光伏电板、发电机等） – 2.变换电能的电源（相控整流、DCDC、逆变等）
产生电能——从无到有 变换电能——从一种形态转变为另一种形态 两者拥有同等重要的地位
DCDC变换基础与新技术
DC/DC变换的意义何在？
DCDC变换电源是一个将质量较低的电能变为 质量较高电能的过程
DCDC变换基础与新技术
0W-2000W的应用 场合。
同样会因为两开关管或 输入电容参数失配而造 成偏磁饱和，但很容易 改良电路以避免。
DCDC变换基础与新技术
双管正激拓扑
目前在500W以上电源中 很常用的一种拓扑，逐 渐替代了半桥。
许多分析的文章中给出 的原因是稳定可靠，自 己尚未琢磨出缘由。
DCDC变换基础与新技术
全桥拓扑
功率方面已经达到开关 电源的极限，应用于大 功率场合。
DCDC变换基础与新技术
DC/DC变换器新技术
节能是一台电源永恒的追求，所以DC/DC变 换新技术绝大多数都是围绕着降低开关损耗提 出的。
常见的新技术包括：
地的若干种输出电压。
4.无需工频变压器，重量轻、体积小 5.管耗很小，散热器小 缺点：
1.输出电压纹波较大（10mV-100mV） 2.剧烈的开关动作造成严重的电磁兼
容问题
DCDC变换基础与新技术
开关电源的基本结构
输入整流滤波 辅助电源 时钟振荡电路
功率变换 驱动电路 控制电路
输出整流滤波 过压过流保护 反馈补偿
粗电
精电
DCDC变换基础与新技术
DC/DC变换的途径有哪些？
串联式稳压电源 开关式稳压电源
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DC-DC电源分类及工作原 理
1.2 Boost converter（升压型)
升压 电感
滤波 电容
升压变换器原理图
• Vo=Vin/(1-D) • D<1，Vo>Vin
DC-DC电源分类及工作原 理
（1）开关连接
• 当开关处于连接状态时，通过电感的电流为：
1 DT DT
ILonL0 Vid t LVi
低电压锁定保护、热关断保护； • 8管脚封装，底部中间有地；
典型电路分析
芯片运用的原理图 直流增益是由输出电压决定，所需的电感值将随着输 出电压的增加而增加。对于等于或高于1.8 V的输出电压， 通过增加一个前馈电容（C4）与R1并联可将相位提高。
PWM控制原理
开关电源利用对输入电压进行脉冲调制可实现自动稳压。 脉冲调制方式主要分为： PFM（Pulse Frequency Modulation）：脉冲频率调制 【特点：对于外围电路相同，在峰值效率以前，其效率远比PWM的高，且响应速度较 快；但不易实现，通常被应用于DC-DC转换器来提高轻负载效率】； PWM（Pulse Width Modulation）：脉冲宽度调制 【特点：在重载时效率高、噪音低且较于PFM易于实现，成为目前主流技术】； 工作在节电模式下的转换器在轻负载电流条件下使用PFM模式， 在较重负载电流条 件下使用脉冲宽度调制(PWM)模式。
典型电路分析
设
计
时
常
用 的
非MOS开关管集 成的RT8105
TI公司TPS54627
TI公司TPS54329
电
源
芯
片
G9661
SY8032E
典型电路分析
• 以电源芯片TPS54329为例
通过分 压电阻 获取反 馈电压
软启动
控制软 启动时 间
欠压锁 定保护
芯片内部原理框图
确保高侧FET良好 导通
• 4.5V至18V输入, 3A同步降压； • 输出电压范围：0.76V-7.0V； • 可调节软启动时间、过电流保护、
DCDC电 源基础知
识
目录 1、DC-DC电源分类及工作原理 2、DC-DC电源典型电路分析 3、PWM控制原理 4、关键器件选择 5、DC-DC电源PCB布局
DC-DC电源分类及工作原 理
DC-DC电源是一类直流转换为直流的电源。
应用：
数字电路、电子通信设备、卫星导航、遥感遥测、地面雷 达、消防、设备和医疗器械教学设备等诸多领域。
• 当开关处于断开期间，由于输出电流的连续，二极管VD变为导通，电感削磁， 电感减少的磁通为：（Vo）*Toff。
• 存储在电感和电容里的能量释放出来给负载，通过续流二极管形成回路。
DC-DC电源分类及工作原 理
当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，（Vi-Vo）*Ton=（Vo）*Toff， 由于占空比D<1，所以Vi>Vo，实现降压功能。
DC-DC电源分类及工作原 理
1.1 Buck converter（降压型）
续流二极 管
LC输出滤波
• Vo=Vin*D
• D<1，Vo<Vin
降压变换器原理 图
DC-DC电源分类及工作原 理
(1)开关连接
• 当开关处于连接状态时，电感电流为：
ILon0 ton V L Ld t(V iV L o)ton
• 当开关断开时，电感削磁，电感减少的磁通为：（Vo）*Toff。 • 当开关处于断开期间，存储在电感中的能量释放出来，传送给负载和电容，此
时负载电压极性与电源极性相反。
DC-DC电源分类及工作原 理
当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，增加的磁通等于减少的磁通， （Vi）*Ton=（Vo）*Toff，根据Ton比Toff值不同，可能Vi< Vo，也可能Vi>Vo。
优点：
功耗小、效率高、体积小、重量轻、可靠性高、自身抗干
扰性强、输出电压范围宽、模块化。
DC-DC电源分类及工作原 理
12V-3.3V 3.3V-1.5V
3.3V-1.1V
DC-DC电源分类及工作原 理
DC-DC电源可分为三大类： • Buck converter(降压型) • Boost converter(升压型) • Buck-boost converter(降压升压型)
DC-DC电源分类及工作原 理
1.3 Buck-boost converter（降压升压型）
I on
升降压变换器原理图
Vo=Vin*D/(1-D) Vo<Vin,当D<0.5 Vo>Vin,当D>0.5
（1）开关连接
DC-DC电源分类及工作原 理
• 当开关处于连接状态时，通过电感的电流为：
ILon0 Dd T LI0 DV TL id tV L iT
• 更换当开关闭合时，此时电感由电压（Vi）励磁，电感增加的磁通为：（Vi）*Ton。 • 当开关处于连接期间，电源输出的能量存储在电感当中，同时已充电的电容给负载供
电，负载电压极性与电源电压相反。
DC-DC电源分类及工作原 理
（2）开关断开
• 当开关处于断开状态时，通过电感的电流为：
Iof f 0 (1 D )T dL I0 (1 D )T V o L d V to(1 L D )T
• 当开关闭合时，输入电压加在电感上，此时电感由电压（Vi）励磁，电感增加 的磁通为：（Vi）*Ton。
DC-DC电源分类及工作原 理
（2）开关断开
• 当开关处于断开状态时，通过电感的电流为：
IL of f 0 (1 D )T(V i L V o )d t (V i V o ) L 1 (D )T
• 电感两端的电压为（Vi-Vo），此时电感由电压（Vi-Vo）励磁，电感增加 的磁通为：（Vi-Vo）*Ton。
• 此期间，电感存储能量，同时电路对电容充电和给负载供电。
DC-DC电源分类及工作原 理
（2）开关断开
• 当开关处于断开状态时，电感电流为
ILoff0toffV LLd t VoL tof f
• 当开关断开时，由于输出电流的连续，二极管VD变为导通，电感削磁，电感减 少的磁通为：（Vo- Vi）*Toff。
• 当开关处于断开期间，存储在电感的能量释放到输出端，同时电源端的电压也 加到输出端，即为Vo=Vi+VL
DC-DC电源分类及工作原 理
当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，（Vi）*Ton=（Vo- Vi）*Toff， 由于占空比D<1，所以Vi<Vo，实现升压功能。