十一條金律！搞定DC/DC電源轉(zhuǎn)換方案設(shè)計(jì)

　　第六條、 線性(模擬)集成穩(wěn)壓電路常用設(shè)計(jì)方案

　　線性穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)方案主要以三端集成穩(wěn)壓器為主。三端穩(wěn)壓器，主要有兩種：

　　一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有78系列(正電源)和79系列(負(fù)電源)，輸出電壓由具體型號(hào)中的后面兩個(gè)數(shù)字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等檔次。輸出電流以78(或79)后面加字母來區(qū)分。L表示0.1A,M表示0.5A，無字母表示1.5A，如78L05表求5V 0.1A。

　　另一種輸出電壓是可調(diào)的線性穩(wěn)壓電路，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，這類芯片代表是是LM317(正輸出)和LM337(負(fù)輸出)系列。其最大輸入輸出極限差值在40V，輸出電壓為1.2V-35V(-1.2V--35V)連續(xù)可調(diào)，輸出電流為0.5-1.5A，輸出端與調(diào)整端之間電壓在1.25V，調(diào)整端靜態(tài)電流為50uA。

　　其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。

　　第七條 、DCDC轉(zhuǎn)換開關(guān)型穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)方案

　　上面所述的幾種DCDC轉(zhuǎn)換電路都屬于串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，在此種工作模式中集成穩(wěn)壓器中調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，因此當(dāng)負(fù)載電流大時(shí)，損耗比較大，即轉(zhuǎn)換效率不高。因此使用集成穩(wěn)壓器的電源電路功率都不會(huì)很大，一般只有2-3W，這種設(shè)計(jì)方案僅適合于小功率電源電路。

　　采用開關(guān)電源芯片設(shè)計(jì)的DCDC轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化效率高，適用于較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應(yīng)用，常用的分為非隔離式的開關(guān)電源與隔離式的開關(guān)電源電路。

　　DCDC轉(zhuǎn)換開關(guān)型穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)方案，采用開關(guān)電源芯片設(shè)計(jì)的DCDC轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化效率高，適用于較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應(yīng)用，常用的分為非隔離式的開關(guān)電源與隔離式的開關(guān)電源電路。當(dāng)然開關(guān)電源基本的拓?fù)浒ń祲盒汀⑸龎盒?、升降壓型及反激、正激、橋式變化等等?/p>

　　非隔離式DCDC開關(guān)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)方案。

　　隔離式DCDC開關(guān)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)方案。

　　第八條、 非隔離式DCDC開關(guān)轉(zhuǎn)換集成電路芯片電路設(shè)計(jì)方案

　　DCDC開關(guān)轉(zhuǎn)換集成電路芯片，這類芯片的使用方法與第六條中的LM317非常相似，這里用L4960舉例說明，一般是先使用50Hz電源變壓器進(jìn)行AC-AC變換，將～220V降至開關(guān)電源集成轉(zhuǎn)換芯片輸入電壓范圍比如1.2～34V，由L4960進(jìn)行DC-DC變換，這時(shí)輸出電壓的變化范圍下可調(diào)至5V，上調(diào)至40V，最大輸出電流可達(dá)2.5A(還可以接大功率開關(guān)管進(jìn)行擴(kuò)流)，并且內(nèi)設(shè)完善的保護(hù)功能，如過流保護(hù)、過熱保護(hù)等。盡管L4960的使用方法與LM317差不多，但開關(guān)電源的L4960與線性電源的LM317相比，效率不可同曰而語，L4960最大可輸出100W的功率(Pmax=40V*2.5A=100W)，但本身最多只消耗7W，所以散熱器很小，制作容易。與L4960類似的還有L296，其基本參數(shù)與L4960相同，只是最大輸出電流可高達(dá)4A，且具有更多的保護(hù)功能，封裝形式也不一樣。這樣的芯片比較多，比如，LM2576系列，TPS54350，LTC3770等等。 一般在使用這些芯片時(shí)，廠家都會(huì)詳細(xì)的使用說明和典型電路供參考。

　　第九條 、隔離的DCDC開關(guān)電源模塊電路設(shè)計(jì)方案

　　常用的隔離DC/DC轉(zhuǎn)換主要分為三大類：1.反激式變換。2.正激式變換。3.橋式變換

　　常用的單端反激式DC/DC變換電路，這類隔離的控制芯片型號(hào)也不少?？刂菩酒湫痛硎浅Ｓ玫腢C3842系列。這種是高性能固定頻率電流的控制器，主要用于隔離AC/DC、DC/DC轉(zhuǎn)換電路。其主要應(yīng)用原理是：電路由主電路、控制電路、啟動(dòng)電路和反饋電路4 部分組成。主電路采用單端反激式 拓?fù)洌巧祲簲夭娐费葑兒蠹痈綦x變壓器構(gòu)成的，該電路具有結(jié)構(gòu)簡單， 效率高， 輸入電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。 控制電路是整個(gè)開關(guān)電源的核心，控制的好壞直接決定了電源整體性能。這個(gè)電路采用峰值電流型雙環(huán)控制，即在電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)中加入峰值電流反饋控制。 這類方案選擇合適的變壓器及MOS管可以把功率做的很大，與前面幾種設(shè)計(jì)方案相比電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元器件參數(shù)確定比較困難，開發(fā)成本較高，因此需要此方案時(shí)可以優(yōu)先選擇市面上比較廉價(jià)的DC/DC隔離模塊。

　　第十條、 DCDC開關(guān)集成電源模塊方案

　　很多微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)都需要內(nèi)核電源和一個(gè)輸入/輸出(I/O)電源，這些電源在啟動(dòng)時(shí)必須排序。設(shè)計(jì)師們必須考慮在加電和斷電操作時(shí)內(nèi)核和I/O電壓源的相對(duì)電壓和時(shí)序，以符合制造商規(guī)定的性能規(guī)格。如果沒有正確的電源排序，就可能出現(xiàn)閉鎖或過高的電流消耗，這可能導(dǎo)致微處理器I/O端口或存儲(chǔ)器、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等支持器件的I/O端口損壞。為了確保內(nèi)核電壓正確偏置之前不驅(qū)動(dòng)I/O負(fù)載，內(nèi)核電源和I/O電源跟蹤是必需的?，F(xiàn)在有專門的電源模塊公司量身定做 一些專用的開關(guān)電源模塊，主要是那些對(duì)除去常規(guī)電性能指標(biāo)以外，對(duì)其體積小，功率密度高，轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)熱少，平均無故障工作時(shí)間長，可靠性好，更低成本更高性能的DC/DC電源模塊。這些模塊結(jié)合了實(shí)現(xiàn)即插即用(plug-and-play)解決方案所需的大部分或全部組件，可以取代多達(dá)40個(gè)不同的組件。這樣就簡化了集成并加速了設(shè)計(jì)，同時(shí)可減少電源管理部分的占板空間。

　　最傳統(tǒng)和最常見的非隔離式DC/DC電源模塊仍是單列直插(SiP)封裝。這些開放框架的解決方案的確在減少設(shè)計(jì)復(fù)雜性方面取得了進(jìn)展。然而，最 簡單的是在印刷電路板上使用標(biāo)準(zhǔn)封裝的組件。

　　第十一條、DCDC電源轉(zhuǎn)換方案的選擇注意事項(xiàng)

　　本條金律也是本文的總結(jié)，很重要。本文這里主要大致介紹了DCDC電源轉(zhuǎn)換的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓、線性(模擬)穩(wěn)壓、DCDC開關(guān)型穩(wěn)壓三種電路模式的幾種常用的設(shè)計(jì)方法方案。

　?、傩枰⒁獾氖欠€(wěn)壓管穩(wěn)壓電路不能做電源使用，只能用于沒有功率要求的芯片供電;②線性穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)簡單，但由于轉(zhuǎn)化效率低，因此只能用于小功率穩(wěn)壓電源中;③開關(guān)型穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)化效率高，可以應(yīng)用在大功率場合，但其局限性在電路結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜(尤其是大功率電路)，不利于小型化。因此在設(shè)計(jì)過程中，可根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的設(shè)計(jì)方案。