設計開關電源的一點總結希望能幫助大家

zhangjingwukai · 發(fā)表于 2020-7-20 11:59:32

設計開關電源的一點總結希望能幫助大家

關于開關電源，其實沒有什么好寫的，或者說，已經有很多專門寫開關電源的書，三言兩語也說不出什么來。但是以前有人問過我一些問題，現(xiàn)在想起來，總結下。

1，開關電源的占空比
初學者總是不明白占空比跟輸入電壓輸出電壓的關系。以buck型為例，因為Vout=D*Vin，所以會有人考慮怎么根據(jù)輸入電壓和輸出電壓改變占空比。這個問題讓我很難回答。
占空比是變化的，但不是根據(jù)輸出電壓和輸入電壓變化的。開關電源芯片和線性穩(wěn)壓芯片一樣，都是根據(jù)反饋來穩(wěn)定輸出的。芯片的DATASHEET上會有計算輸出電壓的公式，只要根據(jù)公式得到分壓電阻值就可以，不必考慮內部是如何調整占空比的。

設計人員需要注意的是，占空比的范圍。不是所有的芯片都能達到100%，大多數(shù)只能到90%多，甚至更低。所以需要根據(jù)輸入電壓的范圍和輸出電壓，計算出需要的占空比是不是在芯片工作范圍內。

2，開關電源的結構

很多。
降壓(buck)型，輸出電壓低于輸入電壓，最常見的一種結構；
升壓型，輸出電壓高于輸入電壓；
極性反轉，一般是輸入正電壓，輸出負電壓；
汽車電子中常見上述三種，如果是要求輸入電壓變化范圍較大，有時高于輸出電壓，有時低于輸出電壓，可以先升壓再降壓，也可以用SEPIC型結構。
具體各種類型的計算可以參考一些芯片資料。凌特公司的芯片資料，原理簡單，計算公式列得詳細，中文化做的也不錯，推薦電路也很多；國半公司也可以，芯片資料上可能不太詳細，但是Application Notes里原理介紹很多，還有他們的模擬技術大學，可惜沒有中文版。

推薦幾個：
凌特：LTC1772 SOT-23 封裝恒定頻率電流模式降壓型 DCDC 控制器
凌特：LTC1871 寬輸入范圍，無需檢測電阻電流模式升壓，反激和SEPIC控制器
國半模擬技術大學，開關電源（英文）：
國半Application Notes：AN1484 Design a SEPIC Converter

3，同步整流
buck型開關電流有一個續(xù)流二極管，在這個二極管上并聯(lián)一個MOS管。這個是同步整流用的。
因為二極管導通時，即使是肖特基二極管，壓降也有大概0.3V，在效率要求很高的場合，這是不允許的，所以要進一步降低壓降。這個方法就是，在需要二極管導通時，同時也將并聯(lián)的MOS管導通，達到減小壓降，減小損失的目的。

為什么不去掉二極管？因為MOS管的導通需要時間，不可能做到與二極管完全同步。在完全導通前，MOS管兩端壓降更大。這個時候還是需要二極管續(xù)流的。

順便說一句，同步整流除了增加一個MOS管外，同步整流的控制器也比BUCK或者升壓控制器貴很多，所以，成本優(yōu)先的產品里慎重使用。

4，變壓器。
這個是正激，或者是反激變化器，SEPIC型有時也用。
最常用的buck或者生涯型開關電源的優(yōu)點是簡單，缺點是只有一路輸出。更多時候我們需要幾路不同的輸出，所以，這時候變壓器就方便多了，多繞一組線圈就可以。
變壓器的線圈繞法，磁芯的選擇又是一門很深的學問，我也沒有深入了解過，不多寫了。

開關電源的設計，其實還是有很多搞頭的。但是不管是什么電路，作為應用，只要了解到基本結構，以后不管怎么變化，都不會不清楚了。最基本的電路，只要設計，或者調試過幾次，基本的原理也應該明白了。（當然，如果專門做研究，另當別論）