DC-DC電路設計,Buck電路

《DC-DC電路設計,Buck電路》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、BuckConverter電路的工作原理電路的結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點及應用電路的工作原理先看一下buck電路原理圖：當開關(guān)導通時，電流回路如下：由圖中可以看到，當開關(guān)導通時，輸入電壓給電感充電，電感上的電流呈線性上升，電感上的電壓為：（Vin-Vout)*Ton當開關(guān)斷開時，電流回路如下：電感上的電壓為：(Vin-Vout)*Ton=Vout*Toff因此，Vout=Vin*D;[D=Ton/(Ton+Toff)]很顯然，輸出電壓降低了。我們知道，電感中的電流不能突變，所以此時，電感放電，二極管導通，并且二極管兩端的電壓為-導通電壓（取參考

2、方向是上正下負），這樣我們就可以得到二極管兩端電壓和電感上電流的時間關(guān)系如下：電路的拓撲結(jié)構(gòu)DCDC降壓電路中關(guān)鍵的器件有二極管、電感、輸入輸出電容。其中二極管要選擇快速反應且壓降小的肖特基勢壘二極管。電感和輸出電容要根據(jù)負載電流和輸出紋波要求而定。具體的選擇隨后會講到。二極管的選擇一般，在給的二極管的Datasheet里都會有這些參數(shù)的數(shù)值，可以根據(jù)參數(shù)來決定對二極管的選擇，如下圖為一肖特基二極管的Data:下面我們需要知道為什么要選擇肖特基勢壘二極管，即它的優(yōu)點：1.SBD具有開關(guān)頻率高和正向壓降低。2.不存在電荷存貯效應。

3、3.具有良好的高頻特性。4.開關(guān)時間短。電感的選擇需要說明的是在上頁中提到的公式中：fs-開關(guān)頻率。對于一個給定的電感，提高fs可以減小紋波電流和電壓，但會增加MOS管的開關(guān)損耗。?I-紋波電流值，一般取紋波電流值為最大輸出電流的10%-50%，在我測試的芯片CAT7810給出的Imax=2A,所以我公式中的?I取0.2-0.5A。Iout=Vout/R當由第一個式子計算出電感值以后，我們需要計算其峰值電流Ipeak（由第二個式子確定），此時我們再觀察選定電感是否能夠承受這個電流，要是選取的電感所能允許的最大電流小于計算出來的峰

4、值電流，我們就需要重新選擇，重新計算，最后找出合適的電感。電容的選擇其中的ESR是指電容的等效電阻對于電容的選擇，我們要分輸入電容的選擇和輸出電容的選擇：1.輸入電容的選擇：輸入電容需要能夠維持當MOS場效應管導通時所產(chǎn)生的紋波電流，所以低的等效電阻就可以減小損耗，我們可以由上頁中給出的公式計算出輸入電流的均方根值，進而可以計算出輸入電容的損耗：其中，PCIN-輸入電容的功率損耗；ESRCIN-輸入電容的等效電阻；我們一般都會選擇點解電容或者是陶瓷電容。2.輸出電容的選擇：輸出電容是有濾波和補償負載電流的作用?VESR-電壓變動

5、允許范圍的差值；?IOUT-暫態(tài)電流（一般取輸出電流的10%，最?。?；ESRCAP-電容的最大等效電阻（由電容的Datasheet給出）；ESRMAX-計算出來的允許最大等效電阻。我們可以由第二個式子確定所需給定電容的數(shù)目，如果給定電容的等效電阻大于計算出來的允許最大等效電阻，我們就需要多個電容并聯(lián)來減小電阻值，當然電容數(shù)目就可以由公式計算得到。Buck電路存在的優(yōu)缺點對于buck電路的有缺點我們需要和另一種電路LDO(Lowdropoutregulater)低壓差線性穩(wěn)壓器進行比較，LDO是低壓降的意思，優(yōu)點是：成本低，噪音低

6、，靜態(tài)電流小。但其缺點是：效率不高。這樣我們就可以得到buck電路的優(yōu)點是：效率高、可以輸出大電流、靜態(tài)電流小。缺點是：輸出脈動和開關(guān)噪音較大、成本相對較高。上圖是一個芯片的典型應用圖，我們可以看出其中由10MQ100N肖特基二級管、L1、C2、R1、R2構(gòu)成了buck電路，Vout是要反饋到feedback端來與比較電壓進行比較來進行PWM調(diào)制的。因此，buck電路主要是在Switch中應用。Buck電路的應用上頁圖中分別給出了buck的同步電路和非同步電路（由上到下），同步電路實際是由單刀雙擲開關(guān)控制的，開關(guān)導通時間相對二極

7、管要短，這樣就使得輸出電壓比較穩(wěn)定，紋波效果也會比較好。