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究竟如何完美设计BUCK变换器,何为双输出SPEIC变换器你又了解多少?

2020-12-10 14:24 来源:互联网 编辑:Emma

变换器在众多电子器件中实际应用还是比较频繁的,因此深入了解变换器,对于每位工程师是很有必要的。在此和大家分享关于如何完美设计BUCK变换器,又该从哪个角度去理解双输出SPEIC变换器?感兴趣的请看正文!

一、buck变换器

(一)buck变换器总电路原理

此次设计主要是针对BUCK变换器的主电路进行设计,所选择的全控型器件为P-MOSFET。查阅相关资料,可以使用以脉宽调制器SG3525芯片为主的控制电路来产生PWM控制信号,从而来控制P-MOSFET的通断。然后通过设计以IR2110为主芯片的驱动电路对P-MOSFET进行驱动,电路需要使用两个输出电压恒定为15V的电源来驱动两个芯片工作。

同时采用电压闭环,将输出电压进行分压处理后将其反馈给控制端,由输出电压与载波信号比较产生PWM信号,达到负反馈稳定控制的目的,得到电路的原理框图1所示。

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图1 总电路原理框图

(二)电路基本结构

下图2所示为BUCK型DC/DC变换器的基本结构,此电路主要由虚线框内的全控性开关管T和续流二极管D以及输出滤波电路LC构成。对开关管T进行周期性的通、断控制,便能将直流电源的输入电压Vs变换成为电压Vo输出给负载。

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图2 Buck变换器的电路结构

(三)驱动电路设计

1. 主芯片介绍

考虑到IR2110它兼有光耦隔离和电磁隔离,且电路芯片体积小,集成度高,响应快,驱动能力强,内设欠压封锁,而且其成本低,易于调试,并设有外部保护封锁端口等的优点,在此次设计中采用IR2110作为主驱动芯片。

IR2110内部功能由三部分组成:逻辑输入;电平平移及输出保护。如上所述IR2110的特点,可以为装置的设计带来许多方便。尤其是高端悬浮自举电源的设计,可以大大减少驱动电源的数目,即一组电源即可实现对上下端的控制。其内部电路图如图3所示。

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图3 IR2110内部电路

2. 主芯片外围电路设计

虽然IR2110的主要优点是一组电源即可实现对上下端的控制,但遗憾的是在此次BUCK变换电路的设计中只用到了一个开关管,故没有充分体现出IR2110的优点。

考虑到设计方便,选取12脚作为输入端,1脚作为输出端,将2脚接到P-MOSFET开关管的S极,这样便可以使IR2110正常驱动开关管了。

二、双输出SEPIC变换器

双输出SEPIC(Single-Ended Primary Inductance Converter- 单端初级电感变换器)变换器电路示于图1,在此电路中采用Linear公司降压变换器 LT1767。

现在,通信装置的尺寸正在不断地缩小,而数据率继续提高。这使得在敏感信号电路附近建造一个小型、有效的开关电源增加了困难。LT1767就是针对此问题而设计的。1.25MHz开关频率是大于很多系统的带宽。

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若需要,Sync引脚可用于进一步提高工作频率到最高2MHZ,使开关噪声不进入任何特别敏感的频段。高开关频率可降低输入和输出滤波元件的尺寸并且可采用片电感,从而降低了整个系统的成本。LT1769主要特性还包括:2.7V~25V宽工作电源范围、1.5A最大开关电流限制、内部欠压锁定、关断模式(静态电流6μA)。

上图是一个双输出SEPIC变换器,只有一个磁元件产生5V和-5V双输出。图中所示的两个电感器绕在单个BH环形磁芯上。5V输出拓扑结构是标准的降压变换器。若没有C4 -5V拓扑结构为简单的与降压变换器耦合的反激变换绕法。C4构成SEPIC拓扑结构,这种结构改善了调整率和有助于L1A和L1B之间均分电流。没有C4,则绕组L1B上的电压相对L1A变化,这是由于相对负载和耦合损耗所致。C4为保持在绕组L1B上的相等电压提供一低阻抗通路,这改善了调整度。上图中的L1是带两个绕组的单磁芯BH Electronics#511-1013。D1和D3是ON Semiconductor公司的MBRD140。假若负载可能到零,则可用1K~5K的预加载来改善负载调整率。

以上便是此次给大家带来的“变换器”相关内容,通过本文,希望大家对BUCK变换器的设计方法以及SPEIC变换的相关知识具备一定的了解。

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