2、如何選擇開關電源拓撲結構
電源是電子產品中必不可少的一部分,現在逐漸流行開關電源,其拓撲結構有很多種。下面就個人了解,羅列一些(不一定全)供大家參考。首先要明確您的產品中電源部分是否要與輸入電源隔離。
對于不隔離式開關電源,大體上有降壓(buck)、升壓(boost)、極性反轉(負輸出,降升壓buck-boost)、斬波(cuck)3種類型。對于隔離式開關電源,分正激、反激、半橋、全橋、推挽5種類型。
先說不隔離式:
降壓(buck)型原理如下圖所示,前半周期Q1導通向C供電同時L1儲能,后半周期D1導通L1放能向C供電。
升壓(boost)型原理如下圖所示,前半周期Q1導通L1儲能,后半周期D1導通L1放能與V1串連向C1供電。
極性反轉型原理如下圖所示,前半周期Q1導通L1儲能,后半周期D1導通L1放能向C1供電。
若輸入電壓大于工作電壓,則選用降壓型,反之選擇升壓型。若單電源輸入,需要+、-電源時選用極性反轉型。
再說隔離式:若輸出功率較?。?00W以下)常用反激式;若功率稍大,可選用正激式;再大就要采用半橋或全橋式了。
反激式是磁性元件在前半周儲能,后半周期傳遞能量。并關管要承受電源電壓與反激電壓之和,一般220V整流后要用700V左右的功率管。
正激式是在前半周期直接傳遞能量,后半周期泄放磁場。若磁場泄放不掉,則后面的周期中會因磁飽和而燒毀功率器。
全橋式是有4個功率器件,能夠讓變壓器原邊電流來回流動,在每半個周期都傳遞能量,所以能做到較大功率。
半橋式是全橋式的簡化,它將一個橋臂上的功率器件換成電容,節約了一半數量的功率器件,且功率器件上承受的電壓也減半,故降低了成本。
升壓變換中多采用推挽式,因原邊電壓較低,繞組匝數少,繞成雙原邊也不增加多少成本,雙繞組又能增加功率,故是廣泛采用的方式。
3、多電源系統的監控和時序控制
現今,電子系統往往具有許多不同的電源軌。在采用模擬電路和微處理器、DSP、ASIC、FPGA的系統中,尤其如此。為實現可靠、可重復的操作,必須監控各電源電壓的開關時序、上升和下降速率、加電順序以及幅度。既定的電源系統設計可能包括電源時序控制、電源跟蹤、電源電壓/電流監控和控制。有各種各樣的電源管理IC可以執行時序控制、跟蹤、上電和關斷監控等功能。
時序控制和跟蹤器件可以監控和控制多個電源軌,其功能可能包括設置開啟時間和電壓上升速率、欠壓和過壓故障檢測、余量微調(在標稱電壓值的一定范圍內調整電源電壓)以及有序關斷。適合這些應用的IC種類眾多,簡單的如利用電阻、電容和比較器構成的純模擬器件,復雜的如高集成度狀態機和通過 I2C bus.總線進行數字控制的可編程器件。某些情況下,系統的電壓調節器和控制器可能包括關鍵控制功能。
對于采用多個開關控制器和調節器的系統,還有一個考慮是器件以不同開關頻率工作時,如何將產生的系統噪聲降至最低。常常需要同步調節器的時鐘,事實上,如今的許多高性能開關控制器和調節器都可以與外部時鐘同步。
圖1. 電源軌的控制類型
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