DC-DC电源基础知识

Vds2
Vo
ΔIo=(Vo-2Vd)(1-D)T/L
Buck-Boost电路的输入输出关系：
Vo/Vin =D/(1-D)
10 9 8 7 6
Vo(D) 5 4 3 2 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 D
三种基本的非隔离开关电源：
D
S Vin
Vc
Co
Vc
Lk
D G
S
Ploss=(Vc-Vin)2/R
Vc
Lk
D
RG
S
Ploss=(Vc)2/R
反激变换器（Flyback）工作原理：
Vin
n:1
Vo
Vgs
Io D Lm
Co
Vds
Lk
D
Im
G
S ID
ICo IDp Io /(1 D)
ΔVo=？
ICo
根据Co在DT时间的基本方程：
IL
ΔIL
Io
激磁电流反向，变压器被复位
VT
Vin/n
Im Vc(1 D)T / Lm
-Vc/n
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)：
td1
td 2
Sa
D
Vin
Lm n:1
Lo
Vo
S1
1-D
-
Io
Vc
+
IL
+
VT
-
Vds
Vin
Sa
Ip Lk
S1
D
G
S
[t4, t5]
VT
Vin/n
* 原边开管的死区时间需满足：

dc-dc电源技术指标DC-DC电源是一种将直流电源转换为另一种电压的电源设备。

它在电子产品中广泛应用，可以提供稳定的电压给各种电子设备，并具有高效、低噪声、可调节等特点。

在设计和选择DC-DC电源时，需要考虑一系列技术指标。

1. 输入电压范围(Input Voltage Range)：DC-DC电源需要适应不同的输入电源，所以输入电压范围是一个重要的技术指标。

常见的输入电压范围包括12V、24V、48V等，但也有一些特殊应用需要更宽的电压范围。

2. 输出电压范围(Output Voltage Range)：DC-DC电源转换输入电源为所需的输出电压。

根据应用的需要，输出电压范围通常是可调节的。

输出电压范围的选择需要考虑被供电设备的电压需求和电源供电范围。

3. 输出电流(Output Current)：输出电流是指DC-DC电源能够提供给负载的电流。

输出电流需根据被供电设备的功率需求来选择，以保证电源能够提供足够的电流。

4. 效率(Efficiency)：效率是衡量DC-DC电源能量转换效率的指标，通常以百分比表示。

高效率可以减少电源的能量损耗，提高电源的使用寿命。

5. 输出纹波和噪声(Output Ripple and Noise)：输出纹波和噪声是指输出电压中的波动和不稳定性。

较低的输出纹波和噪声有助于提供稳定的电源给被供电设备，减少对设备运行的干扰。

6. 调节方式(Regulation)：调节方式指的是DC-DC电源根据输入电压和输出电压之间的差异自动调节的方式。

常见的调节方式包括线性调节、开关调节和脉宽调制（PWM）调节。

7. 过流保护(Overcurrent Protection)：过流保护功能可以在负载电流超过设定值时切断输出电流。

这可以有效保护被供电设备和电源本身。

8. 过压保护(Overvoltage Protection)：过压保护功能可以在输出电压超过设定值时切断供电。

这可以防止对被供电设备的损害。

第九条 、隔离的DCDC开关电源模块电路设计方案
常用的隔离DC/DC转换主要分为三大类：1.反激式变换。2.正激式变换。3.桥式变换
常用的单端反激式DC/DC变换电路，这类隔离的控制芯片型号也不少。控制芯片典型代表是常用的UC3842系列。这种是高性能固定频率电流的控制器，主要用于隔离AC/DC、DC/DC转换电路。其主要应用原理是：电路由主电路、控制电路、启动电路和反馈电路4 部分组成。主电路采用单端反激式 拓扑，它是升降压斩波电路演变后加隔离变压器构成的，该电路具有结构简单， 效率高， 输入电压范围宽等优点。 控制电路是整个开关电源的核心，控制的好坏直接决定了电源整体性能。这个电路采用峰值电流型双环控制，即在电压闭环控制系统中加入峰值电流反馈控制。 这类方案选择合适的变压器及MOS管可以把功率做的很大，与前面几种设计方案相比电路结构复杂，元器件参数确定比较困难，开发成本较高，因此需要此方案时可以优先选择市面上比较廉价的DC/DC隔离模块。
选择稳压管时一般可按下述式子估算： （1） Uz=Vout; （2）Izmax=（1.5-3）ILmax （3）Vin=（2-3）Vout 这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。
第四条、基准电压源芯片稳压电路
稳压电路的另一种形式，有些芯片对供电电压要求比较高，例如AD DA芯片的基准电压等，这时常用的一些电压基准芯片如TL431、 MC1403 ，REF02等。TL431是最常用基准源芯片，有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。最常用的电路应用如下图示，此时Vo=（1+R1/R2）Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。

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总结
• 电荷泵稳压器介绍 • 倍压电路的工作原理和增益配置 • 电荷泵稳压实现
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DC-DC 基础知识
1.4 电荷泵稳压器
什么是电荷泵稳压器？
• 电荷泵稳压器是一种只通过电容器的交替式充电和 放电来输送功率的开关稳压器。 • 它适合于具有低负载电流及中等输入 – 输出电压差 的应用
Q 1 +
CF
Q 3 Q 4
VIN
Q 2
VCF +
Io
+
Co
LOAD
Vo 2
优缺点
优点
缺点
• • • •
针对所有增益的相同公共 相位连接 *假设 C1=C2
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电荷泵稳压
• 通过增设一个后置稳压器级，充电泵将能够实现精细的输出 电压
• 而且，还可以控制 开关阻抗以使其实 际上起一个后置稳 压器的作用
– Rout 是有效输出阻 抗，包括开关阻抗 (Rsw) 及开关电容器 阻抗 1/(2Pi*Fsw*Cf) – 通过控制 Fsw 或 Rsw 可完成输出电压 的精细调节
– S1、S3 导通，S2、S4 断开，充电 – S1、S3 断开，S2、S4 导通，放电
• 通过反转输出至地的连接，单位增益变换器将变为负增 益反相器
单位增益反相增益4来自电压倍增器(倍压电路）
• 下面所示的电压倍增器电路在拓扑中仍然具有单个电容 器，只是连接有所不同 • 4 个开关的切换依然不变
– S1、S3 导通，S2、S4 断开，增益相位 – S1、S3 断开，S2、S4 导通，公共相位
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电荷泵稳压
• 控制频率：脉冲-频率调制 (PFM)
– 通过跳过不需要的脉冲以保持输出 电压的恒定 – 优点：非常低的静态电流、较高的效 率 – 缺点：较高的输出电压纹波、频率发 生变化