DCDC与LDO简介.ppt

DCDCLDO 胡师展 一、DCDC的原理和应用 二、LDO的原理和应用 三、DCDC和LDO的区别 一、DCDC的原理和应用 1.什么叫DCDC DCDC的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器，包括LDO。但是一般的说法是把直流变（到）直流由开关方式实现的器件叫DCDC。 2.分类 降压BUCK 升压BOOST 升降压BUCK/BOOST Step Down “Buck” Converter Step UP “Boost” Converter Step Up / Step Down “Buck - Boost” Converter 3.工作原理（BUCK） 上图是降压转换器最基本的电路：MOSFET开关闭合时，电源给负载供电，并将部分能量储存在电感中。 当开关断开时，电感有反电动势，将保持电路中电流不变，贮存在电感器的能量从电感右端，流过负载，从地返回，流过续流二极管，返回电感左端，形成回路。 输出电压值与占空比（开关开启时间与整个开关周期之间的比 ）有关。 4.PWM控制 5.续流二极管的选择 该二极管必须具有与输出电压相等或更大的反向额定电压。其平均额定电流必须比所期望的最大负载电流大得多。其正向电压降必须很低，以避免二极管导通时有过大的损耗。此外，因为MOSFET工作于高频开关模式，所以需要二极管具有从导通状态到非导通状态时，很快恢复。反应速度越快，DC/DC的效率越高。肖特基二极管(而非传统的超快速二极管)具有更低的正向电压降和极佳的反向恢复特性。 6.电感的选择 a.纹波电流 在降压转换中（Fairchild典型的开关控制器），电感的一端是连接到DC输出电压。另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND。 在状态1过程中，电感会通过（高边“high-side”）MOSFET连接到输入电压。在状态2过程中，电感连接到GND。 现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。在状态1过程中，电感的一端连接到输入电压，另一端连接到输出电压。对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。相反，在状态2过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。对于一个降压转换器，输出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。 因此，当电感上的电压为正时（状态1），电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（状态2），电感上的电流就会减小。通过电感的电流如图2所示： ?通过上图我们可以看到，流过电感的最大电流为DC电流加开关峰峰电流的一半。上图也称为纹波电流。 电感值的选择取决于期望的纹波电流。一般建议纹波电流应低于平均电感电流的30％。如等式1所示，较高的VIN或VOUT也会增加纹波电流。电感器当然必须能够在不造成磁芯饱和(意味着电感损失)情况下处理峰值开关电流。 b.饱和电流 随着通过电感的电流增加，它的电感量会减小。这是由于磁芯材料的物理特性决定的。电感量会减少多少就很重要了：如果电感量减小很多，转换器就不会正常工作了。当通过电感的电流大到电感实效的程度，此时的电流称为“饱和电流”。这也是电感的基本参数。 c.其他 开关频率越高，所需的电感值就可以减小；电感值增大，可以降低纹波电流和磁芯磁滞损耗。但电感值的增大，电感尺寸也相应的增大，电流变化速度也减慢。 8.输出电容的选择 a.等效ESR b.纹波电压 一般控制在输出电压的1%。 输出电容器的有效串联电阻(ESR)和电感器值会直接影响输出纹波电压。利用电感器纹波电流((IL)和输出电容器的ESR可以简单地估测输出纹波电压。 7.输入电容的选择 因为buck有跳跃的输入电流，需要低ESR的输入电容，实现最好的输入电压滤波。输入电容值必须足够大，来稳定重负载时的输入电压。 陶瓷电容具有低ESR值，表现出良好的特性。并且与钽电容相比，陶瓷电容对瞬时电压不敏感。 输出电压纹波是由输出电容的ESR引起的电压值，和由输出电容充放电引起的电压纹波之和。 c.回路稳定性 必须为负载提供足够电流量。 二、LDO的原理和应用 1.LDO概念 LDO（low dropout regulator），低压差线性稳压器。。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。 2.LDO基本原理 LDO的基本电路如图1-1所示，该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。 取样电压加在比较器A的同相输入端，与加在反相输入端的基准电压Uref相 比较，两者的差值经放大器A放大后，控制串