基于ADP3181的交错并联同步BUCK电路的设计

合集下载

基于SiC器件的大功率交错并联Buck电路

基于SiC器件的大功率交错并联Buck电路

基于SiC器件的大功率交错并联Buck电路
栾晓腾;段福兴;夏东伟
【期刊名称】《电源学报》
【年(卷),期】2018(016)001
【摘要】交错并联Buck电路能够以较低的开关频率实现高频输出,在与传统的Buck电路输出电流相同的情况下,输出的电流纹波减小,支路电流为主电路的1/2,从而减小了开关管和二极管的电流应力,在一定程度上可以提升电路效率.碳化硅(SiC)作为一种新型材料,可以在高压、大功率、高频、高温条件下应用.在大功率条件下把碳化硅和交错并联Buck电路结合起来,与硅(Si)器件进行对比,通过实验进行验证,结果证明SiC交错并联Buck电路的应用优势.
【总页数】6页(P90-94,98)
【作者】栾晓腾;段福兴;夏东伟
【作者单位】青岛大学自动化与电气工程学院,青岛 266071;青岛大学自动化与电气工程学院,青岛 266071;青岛大学自动化与电气工程学院,青岛 266071
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
1.基于交错并联BUCK电路的车载永磁发电系统设计 [J], 卢铁军;童亮;贾银良
2.基于全SiC器件的交错并联Boost PFC电路 [J], 周郁明;杨婷婷;鲍观甲;刘航志
3.基于ADP3181的交错并联同步BUCK电路的设计 [J], 司徒琴;姜建国;佘炎
4.SiC器件在大功率LD驱动源模块中的应用 [J], 贺涛;杨爱武;郑毅;朱虹
5.SiC功率器件在Buck电路中的应用研究 [J], 马策宇;陆蓉;袁源;秦海鸿
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

一种新型基于二次型Buck变换器的交错并联LED驱动电源

一种新型基于二次型Buck变换器的交错并联LED驱动电源

一种新型基于二次型Buck变换器的交错并联LED驱动电源廖志凌;刘康【摘要】为了减小输出电流纹波,提出了一种基于二次型Buck变换器的交错并联LED驱动电源.主电路由一个二次型Buck变换器和一条新增支路构成,这条新增支路包括一个开关管、二极管、电感和电容,优化了原有的拓扑结构,实现了高功率因数和恒流输出.采用交错并联技术,有效减小了滤波电感和输出电流纹波,纹波大小仅为输出电流峰峰值的0.18%.最后通过实验样机详细验证了理论分析的正确性.%In order to reduce the output current ripple,a interleaved LED driving circuit based on quadratic buck converter is proposed. It combines the quadratic buck converter and a new branch including a switch,a diode, an inductor and a capacitor,optimizing the original driving circuit. It has the advantages of high PFC and constant current output. Using the Interleaved technology,Magnitude of the filter inductor and the ripple of the output current are reduced. The ripple size is only 0.18% of the peak-to-peak value of the output current. Finally,the experiment is established to verify the theoretical analysis.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2018(041)001【总页数】5页(P207-211)【关键词】LED驱动;二次型Buck;交错并联;低输出纹波【作者】廖志凌;刘康【作者单位】江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212001;江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212001【正文语种】中文【中图分类】TM46随着半导体技术的不断突破,发光二极管LED(Light Emitting Diode)已成为新一代环保、绿色、高效的光源。

一种无源无损吸收的交错并联Buck电路

一种无源无损吸收的交错并联Buck电路

摘 要 :针 对 传 统 单 相 高 压 大 功 率 B uck 变 换 器 中 由 于 线 路 寄 生 参 数 和 器 件 非 理 想 特 性 的 影 响 ,在 功 率 开 关 管 两
端 会 产 生 过 高 电 压 尖 峰 的 缺 点 ,提 出 一 种 无 源 无 损 吸 收 的 交 错 并 联 B u c k 电 路 。详 细 分 析 了 该 变 换 器 的 工 作 原
分析工作原理前假设滤波电感电流是线性 的 ,功率开关管处于理想状态。此处以连续导通模 式 下 ,占空比 大 于0 . 5 的工作状态为例, 一 个开关 周期内变换器存在4 个工作模态。
工 作 模 态 V , 驱 动 信 号 到 来 ,V ,导 通 ,此 时 % 还 未 关 断 ,二 极 管 丫 0,和 V D 2截止 。Ln 和 电 流 上 升 ,同时储存能量。在 时 刻 ,乂2 关 断 ,k 达到最大值。
电力电子技术 Power Electronics
Vol.55, No.6 June 2021
继续 上 升,此 时 v 2 驱 动信号 到来,v 2 导通,L 储 存能量的同时电流上升。
工作 模 态 4(t3~f4) V , 关 断 ,电 感 电 流 。 通 过 V D ,传输给负载,Ln 放电,电流下降,% 仍 导 通 ,
由 图 3a 可 以 看 出 ,当变换器不加吸收电路
时 ,关断瞬间功率开关管承受一个极大的电压尖 峰 ,达 到 667.4 V ,在实际工作中极有可能损坏开 关 管 ,因此在设计过程中必须考虑增加吸收电路。
S G 3 5 2 5 输 出 的 驱 动 信 号 经 过 延 时 模 块 后 ,占 空比相等,与原驱动信号 交错 180°,如 图 3b 所示。 图 3c 为 其 中 一 个 M 0 S F E T 漏源电压与驱动信号

交错并联磁集成Buck变换器的本安特性分析及优化设计

交错并联磁集成Buck变换器的本安特性分析及优化设计
非爆 炸 本质 安全 判 据 , 根 本 上解 决 普 通 单 通 道 开 从 2 1 临界 电感 的确 定 .
分 析 交错并 联 磁集 成 B c u k变换 器 耦 合 磁 件 的
四种工 作模 态 可得其 稳态 等效 电感 为 :

关 变换 器 的 电感 、 电容 取 值 不 能 同 时兼 顾 电气 性 能
佳 的防爆 方法 。开关 电源 是 电子设 备 中非常 重要 的
关 管 , D 为 续 流 二 极 管 , 负 载 电 阻 , £ D、 R为 £和 :
为耦合 集 成 磁 件 , L =L 。设 耦 合 系数 为 k 且 。 = ,
开关管 的开 关周 期为 , 导通 时 间为 T 则 开 关管 。,
指标 要 求和本 安 特 性要 求 的矛 盾 , 使 得 本 安 防爆 并


一 z
, +
L ql

d ,
型开 关 变换 器 的输 出功率 得到 成倍 提 高 。 单 通道 B c uk变换 器 工 作 于 C M 与 D M 模 式 C C
2 交错并联磁 集成 B c u k变 换 器 的工 作 特 性
J l 01 u y2 3
交 错 并 联 磁 集成 B c u k变 换 器 的本 安 特 性 分 析 及 优 化 设 计
杨 玉 岗,李 龙 华
( 宁工程技 术 大 学电 气与控 制 工程 学院 ,辽 宁 葫芦 岛 1 5 0 ) 辽 2 15
摘 要 : 交错 并联 磁 集成 变换 器的 最大 电感 电流 和最 大输 出短路 释放 能 量进 行 分析 计 算。 指 出采 对 用交错 并联 磁 集成 电路 能在 更好 的保证 本 质安 全 的前提 下 实现 变换 器输 出功率 的成倍 提 高 。得 出 了交错 并联磁 集成 B c u k变换 器的非爆 炸 性本 质 安全 判据 和使 得 其 最 大输 出短 路 释 放 能 量最 小 的 最 佳 电感 、 电容 设计 参数 。 实验 结果证 明 分析 方法 的可行 性 。 关 键词 :本质 安全 ; uk变换 器 ;交错 并联磁 集成 ; 小点 燃放 电能 量 ;优化 设计 Bc 最

基于大功率交错并联的BUCK变换器仿真设计--论文

基于大功率交错并联的BUCK变换器仿真设计--论文

Buck电路就是降压斩波电路,是基本的DC-DC电路之一。

用于直流到直流的降压变换。

随着电力电子技术在生活中的应用,Buck变换器在一些如计算机、精密仪器等高性能的 DC-DC 直流变换器中经常使用。

单个Buck变换器在进行大电流输出时,器件应力的增加,会产生效率和热量等方面的诸多问题。

此外,为了提高动态响应,需要去耦电容和大量的输出滤波电路,这样便会进一步增加系统的成本和体积。

因此,在低电压大电流的场合进行设计时,一般不会采用单个的Buck变换器。

熟悉了Buck变换器的工作原理,了解了交错并联技术的基本原理及其优点,并分析了两相交错并联 Buck 电路的工作过程,通过具体的实例说明了 Buck 变换器的设计过程,使用MATLAB仿真软件对设计的电路进行仿真印证,通过对单个Buck变换器与交错并联Buck变换器的仿真结果的比较,得出交错并联技术可以减小输出电流纹波和增大纹波频率,降低滤波电容和磁性元件的要求,提高变换器的功率密度。

关键词: Buck变换器,交错并联,MATLAB第一章概述 (3)第二章 Buck电路 (4)2.1 Buck电路原理图 (4)2.2 Buck电路工作原理 (4)2.3 Buck电路在应用中的局限 (5)第三章交错并联 (6)3.1 交错并联简介 (6)3.2 交错并联的优点 (6)3.3 多相交错并联的Buck变换器连接方式 (6)第四章基于大功率交错并联的Buck变换器设计及仿真 (8)4.1 MATLAB简介 (8)4.2 设计意义及目的 (8)4.3 方案设计及仿真结果比较 (8)4.3.1 单个Buck变换器设计及仿真 (9)4.3.2 两相交错并联Buck变换器设计及仿真 (9)4.3.3 反馈控制PWM波两相交错并联Buck变换器设计及仿真 (10)4.4 仿真过程中出现的问题及解决办法 (11)第五章结语 (12)第一章概述Buck 电路,也称Buck变换器,是最基本的拓扑结构之一。

基于ADP3181的交错并联同步BUCK电路的设计_司徒琴

基于ADP3181的交错并联同步BUCK电路的设计_司徒琴

引 脚 分 别 通 过 四 个 外 接 电 阻 RSW1 ~RSW4 接 到 每 相 上 端 MOSFET 管 的 源 极 上 。为 了 电 流 平 衡 , RSW1~RSW4 的 值 通 常 取一样, 但是如果某相的冷却条件比较好, 则该相可承
担 大一点电流, 这时, 可以把这相对应的 RSW 设置得大一点。 (4) 高 精 度 的 电 压 环 控 制
摘 要 : 介 绍 了 美 国 模 拟 器 件 公 司 的 专 用 于 电 压 调 节 模 块 ( VRM) 的 开 关 电 源 控 制 芯 片 ADP3181 的 主 要 特 点 , 并 设 计 了 基 于 此 芯 片 的 三 相 交 错 并 联 同 步 整 流 BUCK 电 路 , 阐 述 了 主 电 路 和 控 制 芯 片 外 围电路的设计, 给出了实验结果。
着 负 载 电 流 变 化 的 一 条 直 线 , Intel CPU 规 定 该 负 载 线 的 等 效 电 阻 为 1mΩ。 ADP3181 内 部 有 一 个 电 流 检 测 放 大
2.1 设计目标 设 计 一 个 三 相 交 错 并 联 的 同 步 整 流 BUCK 电 路 。 控
器 , 用 来 检 测 总 的 输 出 电 流 。合 理 设 置 放 大 器 的 增 益 , 使 制 芯 片 采 用 美 国 模 拟 器 件 公 司 的 ADP3181 , 驱 动 芯 片 采
电压。
(5)软 启 动 功 能
当 CPU 上 电 或 所 需 电 压 改 变 时 , 输 出 电 压 并 不 是 立
即达到给定值, 而是缓慢上升, 有一个充电延时的过程,
以 防 止 CPU 的 误 启 动 或 满 足 VID 变 化 所 需 的 最 小 延 时
时间。

一种交错并联双Buck全桥型双向并网逆变器

一种交错并联双Buck全桥型双向并网逆变器

一种交错并联双Buck全桥型双向并网逆变器王议锋; 崔玉璐; 马小勇; 孟准; 冀睿琳【期刊名称】《《电工技术学报》》【年(卷),期】2019(034)021【总页数】11页(P4529-4539)【关键词】双Buck; 交错并联; 逆变; 整流; 滤波电感【作者】王议锋; 崔玉璐; 马小勇; 孟准; 冀睿琳【作者单位】天津大学电气自动化与信息工程学院天津 300072; 国网天津市电力公司经济技术研究院天津 300171; 国网天津客服中心天津 300210【正文语种】中文【中图分类】TM46随着环境污染与资源短缺等问题的日益加重,针对分布式发电领域的相关研究受到广泛关注。

其中,接口电路是分布式发电系统的重要部分,是系统各部分之间能量变换的枢纽。

为了分布式发电系统的大范围推广,实现高比例分布式发电并网,缓解能源危机给社会造成的问题,分布式发电的接口电路一般要求具有体积小、效率高、可靠性强和能量可双向流动的特点。

因此,针对上述特点的接口电路拓扑研究已经成为热点[1-4]。

目前,传统的接口电路拓扑主要基于桥式电路,通过控制桥臂开关管实现电网与可再生能源发电系统间的能量流动。

桥式电路凭借其可靠性高,控制策略简单易行的优势,得到了广泛应用[5-10]。

但是,桥式电路存在桥臂直通的问题,需要设计死区时间,不可避免地引入低次谐波,从而造成波形畸变,增大滤波器的体积与成本,无法实现变换器的高效率、高功率密度[11-14]。

为解决上述问题,文献[15-16]提出采用两组相同的Buck电路结构组成逆变器,该逆变器具有Buck电路结构简单、易于控制且无桥臂直通的优点。

文献[17]提出采用两组相同的Boost电路结构组成整流器,利用交错并联技术成功地降低了输出电流纹波与开关管电流应力。

同时,减小滤波器体积,提高功率密度。

文献[18]提出采用两组相同的Buck-Boost电路组成逆变器,实现了变换器的升压/降压变换,避免了桥臂直通问题,提高了开关频率,降低了滤波器体积。

多相交错并联BUCK型DC-DC变换器分析与设计

多相交错并联BUCK型DC-DC变换器分析与设计
6.69mV. The maximum load current is 18A, and the maximum load regulation is less
than 1.3%. When the load current is greater than 2A, the current imbalance of each
method, including parameter calculation of input and output capacitors and energy
storage inductor.
Compared with the single-phase converter, the control strategy of the multi-phase
automatic current sharing method, external controller method, etc. need to add
additional circuits, which increases circuit complexity. In this thesis, the average current
换器扰动信号进行分析,提出了基于数字 PID 控制多相交错并联拓扑结构多环
控制策略。以三相交错并联 BUCK 型 DC-DC 变换器为例,通过 Matlab/Simulink
对该方案进行了仿真验证,仿真结果表明,采用该控制策略的三相交错并联
BUCK 型 DC-DC 变换器具有输出纹波低,带载能力强,各相电流均衡度、系统
of the drive signal. Affected by the manufacturing process, the actual parameters of the

基于交错并联Buck变换器新型驱动电路的研究

基于交错并联Buck变换器新型驱动电路的研究
t1~t2 阶段:C1 开始被正向充电,iL 也从反向最大 过零变成正。当 iL 达到正向最大值时关断 VS2。
t2~t3 阶段:VS1,VS2 都处于关断状态,Cg 被充电。 当到达 t3 时刻,VQ 完全开通,同时 VS1 导通。
t3~t4 阶段:VQ 保持在开通状态,Cg 被反向充电, iL 也逐渐减小,直至在 t4 时刻达到反向最大。
关 键 词 :变换器;驱动电路;电流源;开关损耗
中 图 分 类 号 :TM46
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :1000-100X(2010)04-0036-02
Research on a New Gate Driver Circuit Based on Two Phase-interleaving Buck Converter
duds dt
-Cgd
dugd dt
由此可得:
(2)
圯 圯 uds=Ud-(Ld+L)s
gfs
dugs dt
+gd
duds dt
-Cgd
d2ugs dt2
+Cgd
d2uds dt2
(3)
通过求解方程(1),(3)就可得出 ugs。id,uds 与 ugs 有关,一旦求出 ugs,就可求出 id(s t),ud(s t),从而得出 开关损耗与开关时间的关系式,求出开关损耗。
4 实验结果及分析
按照电流源驱动的电路原理图,设计并绘制了
4 层 PCB 板。其主要参数为:输入电压 Uin=5 V;输出 电压 Uo=1.3 V;输出电流 Io=20 A;开关频率 fs=1 MHz。 主电路控制 MOSFET VQ1,VQ3 采用 SI7886DP;同步 整流管 VQ2,VQ4 采用 SI7336ADP;驱动电路中开关 管采用 FDN335;主电路电感 L1=L2=330 nH,驱动电 路电感为 1.0 μH,其取值公式为:

基于交错并联BUCK电路的车载永磁发电系统设计

基于交错并联BUCK电路的车载永磁发电系统设计

基于交错并联BUCK电路的车载永磁发电系统设计
卢铁军;童亮;贾银良
【期刊名称】《北京信息科技大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2013(028)006
【摘要】为了克服车载爪极式发电机漏磁大、电励磁损耗大、比功率低、低速发电性能差等缺点,适应车载电器设备及蓄电池日益增长的用电量需求,采用永磁发电机与两相交错并联BUCK电路拓扑结构设计了新型车载永磁发电系统.MATLAB仿真分析及实验台架测试结果表明:系统不仅提升了发电功率、缩小了安装体积、改善了低速发电性能,而且输出的电压和电流纹波大幅度降低,获得了良好的稳压效果,满足了汽车电子系统对发电系统的要求.
【总页数】5页(P16-20)
【作者】卢铁军;童亮;贾银良
【作者单位】北京信息科技大学机电工程学院,北京100192;北京信息科技大学机电工程学院,北京100192;北京信息科技大学机电工程学院,北京100192
【正文语种】中文
【中图分类】TM313
【相关文献】
1.基于PLUS+1的车载液压自发电转速控制系统设计 [J], 张杰;宋保林;王栋;张志兵
2.直驱式永磁同步风力发电机交错并联网侧变流器环流控制策略 [J], 姜燕;王耀南;
肖磊;罗德荣
3.基于SiC器件的大功率交错并联Buck电路 [J], 栾晓腾;段福兴;夏东伟
4.基于ADP3181的交错并联同步BUCK电路的设计 [J], 司徒琴;姜建国;佘炎
5.基于交错Buck电路的车载充电机控制系统研究 [J], 王成波;
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

交错并联磁集成buck变换器的本质安全特性研究

交错并联磁集成buck变换器的本质安全特性研究

交错并联磁集成buck变换器的本质安全特性研究杨玉岗;李娜【摘要】为了使buck变换器以较小的最大输出短路释放能量满足本质安全要求,提出将磁集成技术应用到交错并联buck变换器中,合理的设计通道数N和占空比D,能有效减小输出电流纹波.以双通道交错并联磁集成buck变换器为例进行研究,电感与电感采用反向耦合集成方法,最后对本质安全的交错并联磁集成与无磁集成的buck变换器进行MATLAB仿真对比,并进行试验验证,证明所提方法的正确性.%In order that the maximum released energy of the output short circuit is less to meet the essential safety requirements in the buck converter, the paper proposes that magnetic integration technique is applied to the interleaving buck converter. By properly designing the channel number N and duty cycle D, the circuit can achieve rather ideal output current ripple. Taking two-interleaving magnetics buck converter for example, the reverse coupling integration between inductance and inductance can reduce the single channel output current ripple, which may reduce the maximum released energy of the output short circuit and improve the transient response speed of the circuit. These are beneficial to the realization of essential safety. The interleaving magnetics buck converter is simulated in MATLAB and experimented. Finally, the result proves the correctness of the proposed method.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2011(030)004【总页数】5页(P8-12)【关键词】本质安全;磁集成技术;输出电流纹波;最大输出短路释放能量【作者】杨玉岗;李娜【作者单位】辽宁工程技术大学电气控制工程学院,辽宁葫芦岛125105;辽宁工程技术大学电气控制工程学院,辽宁葫芦岛125105【正文语种】中文【中图分类】TP17应用在煤矿易燃、易爆环境中的直流电源必须具有本质安全的特性,即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定爆炸混合物[1,2]。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

基于ADP3181的交错并联同步BUCK电路的设计摘要:介绍了美国模拟器件公司的专用于电压调节模块(VRM)的开关电源控制芯片控制芯片ADP3181的主要特点,并设计了基于此芯片的三相交错并联同步整流BUCK电路,阐述了主电路和控制芯片外围电路的设计,给出了实验结果。

关键词:ADP3181 BUCK 交错并联设计微处理器及数字信号处理器(DSP)的不断发展给供电系统电压调节模块(VRM)带来了极大的挑战,主要表现在:(1)输出电压输出电压的降低。

目前VRM的输出电压大多数为1.3V~1.5V,为进一步提高速度,未来将要求输出电压降到1V以下。

(2)输出电流的增大。

芯片要求VRM的输出电流高达150A。

(3)微处理器的工作时钟频率已经高达2GHz~3GHz,未来几年将会达到4GHz,甚至10GHz。

因此,电流的瞬态变化非常大,将达到450A/?滋s。

(4)VRM 作为微处理器的供电单元,有限的主板空间要求其具有高效率、高功率密度和小体积。

因此,目前的VRM模块都采用多相多相交错并联的同步整流BUCK电路。

在相同的输出条件下,采用多相并联技术可有效减小每相滤波电感的体积,且开关管的电流仅仅是输出电流的几分之一,同时每相开关频率也可降低为原来的几分之一。

这样就可以减小输出电流纹波和降低开关损耗,从而提高变流器效率。

针对这种情况,许多电源管理芯片公司相继推出了用于低电压大电流VRM模块的多相输出高性能控制芯片,例如Intersil公司推出的ISL6566、ISL6566A,AD公司推出的ADP3181、ADP3191等。

这些器件实现了最快速的瞬态响应和最少数量的输出电容器,为业界提供了集成度最高且最经济的电源管理解决方案。

笔者在介绍了ADP3181芯片特点的基础上,设计了输入为12V、输出电压为1.5V、额定负载电流负载电流为65A的三相交错并联同步整流电路。

1 ADP3181内部结构及其特点 ADP3181是美国模拟器件公司推出的专用于多相同步BUCK电路的开关控制芯片,广泛应用于输入为12V的主板CPU供电电源上。

ADP3181内部结构[1],主要包括:高精度的VID DAC转换器(把CPU设定的数字电压转换成模拟电压);反馈电压误差放大器;电流检测放大器;软启动模块;电流平衡模块;限流模块;PWM调制模块;2-/3-/4-相PWM输出逻辑电路等。

ADP3181控制芯片具有以下特点: (1)可输出多路PWM信号 ADP3181可输出2-/3-/4-路PWM信号给功率驱动芯片,如果某路PWM输出不用,则把该路的PWM输出引脚接地。

(2)可数字设定输出电压。

CPU可通过向 VID0~VID4引脚输入数字信号来设定其所需输出电压,实现动态电压变换。

另外,CPUID引脚用于选定VID编码是符合Intel的VRM9标准还是VRD10标准。

在ADP3181的芯片资料中给出了相应的两个表格,表中详细列出了每组编码对应的输出电压值。

(3)独特的电流环控制设计一般的处理器要求设定一条负载线负载线,即输出电压随着负载电流变化的一条直线,Intel CPU规定该负载线的等效电阻为1mΩ。

ADP3181内部有一个电流检测放大器,用来检测总的输出电流。

合理设置放大器的增益,使得放大器输出端CSCOMP输出的电压随着负载电流增大而跌落,VID设定电压减去CSCOMP端输出的电压,即为考虑了负载线后的输出电压给定,再接到电压检测放大器的参考端。

同时CSCOMP也作为限流比较器的差分输入,实现限流功能。

放大器的CSREF引脚接输出电压正极,每相电流检测点与CSSUM之间通过相同阻值的电阻RPH相连,从而实现电流的相加。

Buck电路电流检测方法有多种:(1)直接利用电感的等效串联电阻(ESR),检测电感两端的电压。

这种方法损耗比较低。

另外可以在电感旁边放置热敏电阻,用来补偿电感ESR的温度变化,从而增加电流检测的精度。

(2)另外配置高精度的检测电阻。

这种方法精度高,但是会引入额外的损耗。

综合考虑,本文设计采用第一种方法。

ADP3181芯片内部还有一个电流平衡模块。

其四个输入引脚SW1~SW4分别用来监测四相的电流。

这四个引脚分别通过四个外接电阻RSW1~RSW4接到每相上端MOSFET管的源极上。

为了电流平衡,RSW1~RSW4的值通常取一样,但是如果某相的冷却条件比较好,则该相可承担大一点电流,这时,可以把这相对应的RSW设置得大一点。

(4)高精度的电压环控制 ADP3181内部有一个高精度的误差放大器,在整个输出电压以及温度范围内,其最大的检测误差为±14.5mV。

另外,FB引脚内部连接一个电流源,该电流源流过FB与输出电压检测点之间的电阻RB产生一个空载偏置电压,一般的主板生产厂商会自己规定一个偏置电压。

(5)软启动功能当CPU上电或所需电压改变时,输出电压并不是立即达到给定值,而是缓慢上升,有一个充电延时的过程,以防止CPU的误启动或满足VID变化所需的最小延时时间。

(6)频率可设定频率由电阻RT设定,每相频率可高达1MHz。

ADP3181的芯片资料给出了RT与频率的关系曲线。

(7)可靠的过压与过流保护功能芯片内部具有过压过流保护电路。

而且上限电流值可以通过外部电阻RLIM设定,RLIM一端与引脚ILIMIT连接,一端接地。

当检测到电路过流时,芯片不是马上关断MOSFET管,而是断开delay脚,delay 正常工作时电压为3V,断开后delay通过外部并联的电阻电容放电,当电压降到1.8V时,控制芯片就会停止工作。

如果在这段时间内,短路情况清除,则电路恢复正常工作。

过流擎住延时能够防止暂时的干扰引起的短路而造成的误操作。

2 基于ADP3181的BUCK电路设计2.1 设计目标设计一个三相交错并联的同步整流BUCK电路。

控制芯片采用美国模拟器件公司的ADP3181,驱动芯片采用该公司的ADP3110。

该电路输入为12V,输出为1.5V,额定负载电流为65A,开关频率fSW=750Hz。

2.2 主电路设计主电路拓扑图,其中MOSFET的PWM驱动信号来自电源控制芯片ADP3181与驱动芯片ADP3110。

每相采用一片驱动芯片,驱动芯片输出的DRVH信号驱动MOSFETH,DRVL驱动MOSFETL。

三相由一片ADP3181控制。

(1)电感值L和输出电容C的选择。

L值小,电感尺寸也小,但是电感电流与输出电压纹波大,MOSFET损耗也大。

在任何多相变流器中,电感纹波电流的典型峰峰值应该低于该电感直流电流最大值的80%。

L的最小值为:式中,VVID是设定输出电压,RO是设定的负载线电阻,即输出电压随着负载电流变化的等效电阻,n是相数,VRIPPLE是输出电压纹波,Intel公司规定VRIPPLE不能超过10mV。

因此计算出来的L?叟284nH。

输出电容C选择10个560μF的电容。

(2)MOSFET的选择。

电路的额定负载电流为65A,由于采用三相交错并联,所以每相额定负载电流为21.7A。

MOSFETH选择IPD12N03L,耐压30V,允许通过最大电流30A,RDS=10.4mΩ。

MOSFETL选择IPD06N03L,耐压30V,允许通过最大电流50A,RDS=5.9mΩ。

采用两个MOSFETL并联主要是因为电路占空比低,因此MOSFETL导通时间比较长,导通损耗比较大,并联之后等效串联电阻减小,导通损耗也减小。

2.3 控制芯片外围电路参数设计控制芯片外围电路图。

(1)RT的选择。

由于开关频率fSW =750Hz,因此每相开关频率为250Hz。

根据fSW与RT曲线可得到Rr为250kΩ。

(2)斜坡电阻RP的选择。

斜坡电阻是用来设定内部PWM调制电路中PWM斜率的大小。

这个电阻的大小会影响到热平衡、稳定性以及电路的瞬态响应。

RP的值可用下式计算:式中,AR是内部调制放大器增益,为0.2;AD是电流平衡放大器增益,为5;RDS是MOSFETL总导通电阻;CR是内部斜坡电容,为5pF。

代入式(2)可算出RP为267kΩ。

比较接近1%电阻的典型值为226kΩ。

(3)外部电阻RLIM的选择。

限流点的设置是通过ILIMIT 引脚接的外部电阻RLIM来设定的,RLIM可用下式计算:式中,VLIM、ALIM为芯片固定的参数,分别为3V与10mv/μA。

负载线电阻为1mΩ。

设定ILIM为90A时可求得RLIM为333kΩ。

另外反馈补偿电路可按照典型Ⅲ型设计[2]。

3 实验结果对上述设计进行了实验调试。

当输入电压在12V±10%的范围内时,输出电压都能稳定在1.5V。

负载在20A到额定负载65A之间电源效率都超过80%。

电源的PWM 波形与输出电压波形。

图中输出电压为1.48V是因为有20mV空载偏置电压。

图5为过流捕捉波形,其中示波器通道1测量输出电压波形,通道2测量DELAY引脚电压波形,通道3检测PWM波形。

本文利用ADP3181高性能电源控制芯片的特点,设计了三相交错并联同步BUCK电路。

实验证明,ADP3181集成度高,性能可靠且功耗小,用它设计的VRM性价比高、结构简单、稳态与动态性能良好、效率高,具有广阔的应用前景。

相关文档
最新文档