本次知识学习来源:
微信公众号:maobitcoder
CSDN:maoarmstrong
1、电源降压中的LDO和DCDC(BUCK电路--降压式变换电路)
(1)DCDC(原理:类似于开关电源)
(开关电源:控制开关开通和关断的时间比例,维持输出稳定电压的一种电源。
)
举例说明:将12V的电源转换成5V电源
12V的电源通过一个占空比为5/12(略大些,因为存在功耗损失)的脉冲后,在经过LC低通滤波器获得稳定的5V电源。
优点:体积小,可靠性高,能够实现集成化。
缺点:电源纹波大,噪声大。
DCDC中LC组成的低通滤波器(直流分量通过,抑制谐波分量)的截止频率为
且截止频率要
小于开关频率。
(开关频率:变频器输出的电压其实是一系列的脉冲;连续的PWM波。(开关频率高,电源纹波小。开关频率也不是越大越好,原因如下:)
开关频率
增加,进而低通滤波器的截止频率
增加,根据低通滤波器的截止频率可知,电感值和电容值
降低,这样芯片的集成化程度会更高。同时在相同的电感尺寸下,电感值降低可以使绕线的
变粗,这样可以通过的
更大电流。
但是开关频率
变高,带来开关损耗
变大,对外部器件的干扰会
增加。
)
(电源纹波抑制比:PSRR(dB)=20log*(Vin/Vout),描述输出信号受电源影响的量,PSRR越大,输出信号受到电源的影响越小。
)
(2)LDO(原理:类似电阻分压)
举例说明:将12V的电源转换成5V电源
12V的电源经过比例为7:5的电阻分压后输出12V*5/12=5V,剩余的7/12能量全部以热能释放。
优点:低成本、低噪声、低静态电流。
缺点:芯片和板子会发热。
补:计算LDO中电流的最大值
要计算该值需要确定芯片的热阻系数θja和工作最大结温Tj。这里以AMS117(TO-220-3封装为例)
热阻系数θja=60℃/W;工作最大结温Tj=150℃。
在12V转5V的LDO中,若工作环境为30℃,则还有120℃余量。根据热阻系数可知,该芯片可输出2W,可输出的最大电流为2W / 7V 约等于285mA。
总结:在电流不大,高精度的电源或者低压差的情况下一般用LDO实现。
常用规范
EMI(电磁干扰)
电子设备工作时对周围其他电子设备造成干扰。
EMC(电磁兼容性)
包括两方面:一是该电子设备对周围其他电子设备的抗干扰能力;二是周围其他电子设备对该电子设备的抗干扰能力。
EMS(电磁敏感度)
电子设备由于电磁能量造成性能下降的难易程度。
2、电源升压(BOST电路--升压式变换电路)
电路图转载自http://www.21ic.com/jichuzhishi/analog/questions/2016-05-11/675095.html
对该电路进行分析:
(1)mos管V导通时,电源E向L充电且电流恒为I,同时电容C(其电容值很大)向负载R供电,输出电压恒为U,mos管导通的
时间为T1,此时电感L上积蓄的能量为E*I*T1。
(2)mos管V断开时,电源E和电感L同时向电容C充电、向负载R供电,mos管断开的时间为T2,此时电感L上释放的能量为
(U-E)*I*T2。
(电感属于电流型,在一段时间内能够保持电流恒定(或对电流的变化有阻碍作用),所以I相同)
(3)当电感L积蓄的能量和释放的能量达到平衡时,则
E*I*T1=(U-E)*I*T2 --->> U=E(T1+T2) / T2
(4)因为(T1+T2) / T2大于等于1,所以电路输出的电压高于电源E。
(5)(T1+T2) / T2为升压比,通过调节其大小可以改变输出U。