DC-DC3 开关稳压器DC-DC3 开关稳压器.ppt

TI Confidential – NDA Restrictions DC-DC 基础知识 1.3 开关稳压器 什么是开关稳压器？ 开关稳压器是一种采用开关组件输送功率的 DC-DC 转换器。 它可提供高电源转换效率和设计灵活性 * 缺点 优缺点 * 优点 开关操作会产生较高的输出纹波和噪声 缓慢的瞬态响应 高复杂性（因为涉及更多的外部组件和设计变量） 高效率 优良的热性能 高功率密度 允许宽输入电压范围 Vout 可以低于或高于 Vin 可利用变压器提供隔离 可利用变压器提供多个输出 开关稳压器的工作原理是什么？ 负责储存能量及向输出负载释放能量的电感器从受控于开关的输入电源获得能量。 降压型转换器实例： 当切换至位置 1 时，电感器将储存能量；当切换至位置 2 时，电感器将释放能量 电感器上的平均电压为零：D(Vin-Vo)-D’Vo=0 = Vout = D*Vin * D = 占空比（开关处于为 L 充电之位置的时间百分比） D’ = 1-D 基本拓扑 三种基本的开关转换器拓扑：降压、升压和降压-升压 * VIN VOUT VIN VOUT VIN VOUT 降压 升压 降压-升压 Vout = D*Vin Vout = Vin/(1-D) Vout = -DVin/(1-D) 同步与非同步 * 非同步降压 同步降压 非同步 在输出电流变化的情况下，二极管压降相当恒定 效率偏低 成本较低 可采用较高的输出电压 同步 MOSFET 具有较低的压降 更高效 需要额外的控制电路 成本较高 隔离式与非隔离式 * 隔离式转换器在输入和输出之间没有 DC 电流流动。 变压器通过磁场将能量从初级耦合至次级 隔离式转换器通常在需要提供初级至次级隔离的医疗及离线应用中使用 并非标准负载点解决方案所常用 具有功率因数校正 (PFC) 功能的初级侧开关模式电源 AC 输入 变压器耦合 横跨隔离边界的反馈 通常是一个光耦合器 控制器与稳压器 控制器 分立式 MOSFET 负责提供控制功率级所需的“智能” 设计更加精细复杂 可全面控制 FET 选择、开关频率、过流、补偿、软起动 可通过调整使电源满足您的特殊需求 全集成型稳压器 集成型开关 “即插即用型” 设计 输出滤波器组件的选择范围受限 对于功能性的控制受限 部分集成型稳压器 可提供全部或部分特性集，内部或外部补偿 内部功率 FET、外部同步 FET 或箝位二极管 对于频率、过流、软起动等功能的控制受限 可提供较宽的输出滤波器组件选择范围 * 总结 开关稳压器介绍 开关稳压器的工作原理 开关稳压器的类型 基本拓扑 同步与非同步 隔离式与非隔离式 * * A switching regulator consist of the switcher network to control the power flow and inductor/capacitor elements to store and release the energy. The switching regulator is increasing in popularity because it offers the advantages of higher power conversion efficiency compared to linear regulators and increased design flexibility: the output voltage can be less or larger than the input voltage, even in different polarities; the power density can be high as switching in high frequency can reduce the converter size. Because its high efficiency and relatively small form factor, switching regulators are widely used in the modern electronic systems that requires high efficiency and/or operating in high temperature condition and/or high space constraints. However, the circuitry is more complex than the linear regulator and generally more expensive. Because of the swit