關(guān)于DC/DC轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)的技巧

　　一、正確理解DC/DC轉(zhuǎn)換器

　　DC/DC轉(zhuǎn)換器為轉(zhuǎn)變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器分為三類：升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器、降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以及升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)需求可采用三類控制。PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM控制型即使長時(shí)間使用，尤其小負(fù)載時(shí)具有耗電小的優(yōu)點(diǎn)。PWM/PFM轉(zhuǎn)換型小負(fù)載時(shí)實(shí)行PFM控制，且在重負(fù)載時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到PWM控制。目前DC-DC轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于手機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)、便攜式媒體播放器等產(chǎn)品中。在電路類型分類上屬于斬波電路。

　　二、DC/DC轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)原理

　　DC-DC就是直流-直流變換，一般有升壓(BOOST)、降壓(BUCK型)兩種。降壓式DC/DC變換器的輸出電流較大，多為數(shù)百毫安至幾安，因此適用于輸出電流較大的場合。降壓式DC/DC變換器基本工作原理電路如下圖所示。VT1為開關(guān)管，當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓Vi通過電感L1向負(fù)載RL供電，與此同時(shí)也向電容C2充電。在這個(gè)過程中，電容C2及電感L1中儲(chǔ)存能量。當(dāng)VT1截止時(shí)，由儲(chǔ)存在電感L1中的能量繼續(xù)向RL供電，當(dāng)輸出電壓要下降時(shí)，電容C2中的能量也向RL放電，維持輸出電壓不變。二極管VD1為續(xù)流二極管，以便構(gòu)成電路回路。輸出的電壓Vo經(jīng)R1和R2組成的分壓器分壓，把輸出電壓的信號反饋至控制電路，由控制電路來控制開關(guān)管的導(dǎo)通及截止時(shí)間，使輸出電壓保持不變。

　　圖片說明：DC/DC變換器基本工作原理圖

　　三、DC-DC電路設(shè)計(jì)要考慮以下條件：

　　1、外部輸入電源電壓的范圍，輸出電流的大小。

　　2、DC-DC輸出的電壓，電流，系統(tǒng)的功率最大值。

　　四、選擇PWM IC要考慮的要點(diǎn)有：

　　1、PWM IC的最大輸入電壓。

　　2、PWM開關(guān)的頻率，這一點(diǎn)的選擇關(guān)系到系統(tǒng)的效率。對儲(chǔ)能電感，電容的大小的選擇也有一定影響。

　　3、MOS管的所能夠承受的最大額定電流及其額定功率，如果DC-DCIC內(nèi)部自帶MOS,只需要考慮IC輸出的額定電流。

　　4、MOS的開關(guān)電壓Vgs大小及最大承受電壓。

　　五、電感、二極管、電容的選擇

　　1、電感量：大小選擇主要由開關(guān)頻率決定，大小會(huì)影響電源紋波;額定電流，電感的內(nèi)阻選擇由系統(tǒng)功耗決定。

　　2、二極管：通常都用肖特基二極管。選擇時(shí)要考濾反向電壓，前向電流，一般情況反向電壓為輸入電源電壓的二倍，前向電流為輸出電流的兩倍。

　　3、電容：電容的選擇基于開關(guān)的頻率，系統(tǒng)紋波的要求及輸出電壓的要求。容量和電容內(nèi)部的等效電阻決定紋波大小(當(dāng)然和電感也有關(guān))。

　　六、如何得到一個(gè)電源紋波相對較小、對系統(tǒng)其他電路干擾相對較小，而且相對穩(wěn)定可靠的DC-DC電路，需要對以上電路的原理做如下修改：

　　1、輸入部分：電源輸入端需要加電感電容濾波。目的：由于MOS管的開關(guān)及電感在瞬間的變化會(huì)造成輸入電源的波動(dòng)，尤其是在系統(tǒng)耗電波動(dòng)較大時(shí)，影響更為明顯。

　　2、輸出部分：

　　(1)假定C2的選擇的100uF是正確的，我們想得到更小的紋波，可以將100uF的電容改成兩顆47uF的電容(基于相同類型的電容);如果100uF電容采用的是鋁電解，可以在原來的基礎(chǔ)上加一顆10uF的磁片電容或鉭電容。

　　(2)在輸出端再加一顆電容和一顆電容對原來的電源做一個(gè)LC濾波，會(huì)得到一個(gè)紋波更小的電源。

　　總之，DC-DC轉(zhuǎn)換器為整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)電路供電。只有掌握DC/DC轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)的技巧，把所有要考慮的因素考慮全面，才能提高系統(tǒng)的整體性能，達(dá)到各個(gè)電路的性能效果的體現(xiàn)。