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【设计技巧】电源设计必知威廉希尔官方网站 之BUCK威廉希尔官方网站

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3、【周启全老师】开关电源全集


近段参考着要求把整个设计更加精炼的梳理一遍。

在设计电源之前,总是需要确认一些参数的,根据这些参数,我们大概能为后续设计评估性能,最为关键的一些参数需要注意的。

环境

模块外部环境温度范围:Ta_o_minTa_o_max

模块内部环境温度:Ta_minTa_max

关于输出参数

输出电压参数

输出电压数值:Vo

输出电压误差:V_Tol

输出电压纹波:Vo_rpp

输出电流范围:

最大负载电流Io_max

典型负载电流Io_nom

最小负载电流Io_min

关于输入参数

输入电压范围:

最大输入电压Vi_max

典型输入电压Vi_nom

最小输入电压Vi_min

输入纹波电压:Vi_rpp

开关电源内部设计参数与性能

开关频率Fsw

电源效率

典型输入电压,典型负载电流Eff_1

最小输入电压,最大负载电流Eff_2

典型输入电压,最大负载电流Eff_3

最大输入电压,最大负载电流Eff_4

其他参数:

输出短路电流

输出最大负载电流启动时间

威廉希尔官方网站 设计与计算过程

威廉希尔官方网站 的设计过程如图所示:

设计过程的第一部分分成三个小部分:

1.设计威廉希尔官方网站 初步选值:通过对占空比和电感电流的定义,得出电感与电容的选值

2.根据以上的初步选值,得出威廉希尔官方网站 的主要参数是否符合要求

3.确认威廉希尔官方网站 是否会在两种模式间切换(输出负载电流范围内),并确认模式切换带来的输出电流的暂态变化值。


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第二部分是验证元器件与输出输入网络,考虑加入SNUBBER威廉希尔官方网站

分成以下几个部分:

1.MOS管功耗:

导通功耗计算:主要与输出电流,电感变化电流,MOS管导通电阻有关

开关功耗计算:开关频率,栅极开关电流,负载电流,输入电流等

PS:这里可以采用两种方法,1.测量方法并利用数据计算 2.利用公式计算

栅极功耗:与开关频率,MOS本身的Qg有关

2.二极管的功耗

导通功耗:与负载电流,电感变化电流

反向功耗:与反向电压与泄漏电流有关

反向恢复功耗:开关频率,二极管本身特性

3.电容与滤波参数

主电容发热:与ESR,电感变化电流相关

输入滤波网络:

计算电流变化引起输入滤波环节暂态压降变化

输出滤波网络:

计算最终纹波电压

SNUBBER威廉希尔官方网站 计算

粗略计算,按照实际效果进行调试。


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偶准备把设计分成34个部分,第一部分把电气参数与计算过程罗列出来,第二部分推导所有需要使用的公式,第三部分将所有可能设计的问题罗列,第四部分完成设计实例,第五部分拾遗补漏,特别的是电流模式的例子以BUCK威廉希尔官方网站 居多,偶将根据前人的经验,有选择性的进行自己的推导。偶在电源设计上比较入门,以入门级的眼光看问题,希望大家不要嘲笑偶。

偶是电源方面的菜鸟,继续考虑与分析,希望能够把这部分知识给牢固掌握,并涉及最主要的点,难免有不好错误和遗漏的地方,请各位电源高手不惜指教。

首先把设计需要的信息输入到我们定义参数中,如下图所示:
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初步确认占空比和电感电流范围:
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这里需要交代的是,我们在设计BUCK威廉希尔官方网站 过程中,在需要确保负载电流范围需要保证负载不进入断续模式,按照示意图所示中,当进入断续模式时,会产生Ring的情况。


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继续扩展,连续与断续的分界线为:

采用威廉希尔官方网站 的特征参量去分析,确实简洁,但是并没有体现出输入电压与输出电流之间的关系

特征产量的三个参量为

1.PWM周期

2.威廉希尔官方网站 的主电感量

3.威廉希尔官方网站 输出负载


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以上反应的关系实质上是指输出电流与占空比的关系,而输出电压一般是确定的,因此等同于输入电压与输出电流之间的关系,以上的式子并没有清晰的反应出来,以下的推导可直观的表示出来:


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可发现,如果电感选择过小,则会导致在设计电流范围内,威廉希尔官方网站 进入了断续模式,而且在正常的电流变化过程中,威廉希尔官方网站 在两种模式中不断变化,存在临界点,这是不能接受的,通过选择电感后,可得到以下图形:


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因此我们在选择电感和电容的初步选择,需要满足以下的关系:


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电容的计算式子:


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电容与电感量是有关系的,因此先选择电感量是关键。

电感和电容都是按照标准值选取的,偶找到TDK和适当的电容后贴上:电感和电容值都要参考标准值来选取,通过以上的选取后,需要对目前的威廉希尔官方网站 参数进行验证。

回帖(1)

小白555

2019-7-16 23:30:47
感谢楼主分享,先收藏了,以后还会学习
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