电源

Semtech公司电源101

2019-07-13 22:51发布

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　　在最基本的术语中，降压调节器接受输入电压并将其转换为负载所需的较低电压。有两种主要类型的电压调节器，线性和开关。线性调节器通过吸收输入和输出之间的能量差来工作，而开关调节器切断输入电压，然后平均切断电压以提供适当的输出电压。　　电压调节器放在靠近其供电的装置或装置上，通常被称为负载调节点。这种类型的调节器通常从PCB上的电压总线接收输入。　　在评估特定应用程序的电源时，应该考虑几个参数。　　静态电流-当它不是源电流且输入不循环时，IC消耗的电流量。　　效率-定义为功率的比例调节器电路的输出功率由稳压器提供。功率输入包括静态电流、寄生元件的损耗和负载的功率。　　等效串联电阻-稳压器电路中电容器的阻性元件。需要注意输出电容的ESR。　　循环-定义为影响调节器输出和稳定性的所有因素。这包括功率级、误差放大器、调制器和补偿电路等模块。　　此外，如图1所示，与电源相关的其他一些规范影响其操作。　　tj-max -最高允许温度在IC的连接可以实现。　　ta -定义为调节器周围空气的环境温度。　　rtheta-ja从结到环境的热阻。这包括从接头到外壳的热阻，外壳到PCB，PCB到空气。　　振动流化床用于设置输出电压的反馈电压。R1和R2的电阻分压器来创建一个从VOUT形式振动流化床。误差放大器的工作保持VFB等于Vref。　　电压调节器定义的图像
　　图1：电压调节器的定义。　　线性调节器经常使用，因为它们易于使用，并且通常具有非常低的元件计数要求。这种类型的调节器相当于一个可调电阻器，它将VIN降到VOUT，并试图保持VOUT恒定。下面是线性调节器中要查找的关键参数列表：　　电压差-这是VOUT所需的最小电压，以维持适当的调节。　　Low Drop Out(LDO)–这是一种调节的功能，当VDROPOUT很小。　　稳定区域-线性稳压器的区域，输出保持稳定。它给出不同的输出电容，取决于输出电容的ESR。　　pd-max -一种装置可以消散，最大功率为。它被定义为tj-max和tambient差除以rtheta-ja。通过组合和重新排列功率耗散方程，可以算出最大允许输出电流是多少。　　线性稳压器可分为集成型或分立型(如图2所示)。集成线性稳压器具有集成在封装中的旁路元件。一个离散的解决方案有一个外部传递元素。反馈元件可以是也可以不为分立或集成调节器集成。是的sc339离散线性稳压器为例。是的sc4215h集成线性稳压器为例。　　积分与离散线性稳压器的图像
　　图2：集成与离散线性稳压器。　　图3的示例中，VIN被定义为3.3 V和2.5 V的输出电压被定义为我们首先选择R2为10 KΩ。从方程计算R1和使用0.5 V的值从表VREF，我们想出了一个价值40 KΩ需要R1。我们已经定义了tambient是50°从数据表中，我们发现tj-max定义为125°C和rtheta-ja定义为36°C /瓦的价值。通过这些值，我们可以计算出最大可用输出电流，即2.6 A。　　线性调节器的例子–sc4216h图像
　　图3：线性稳压器的例子–sc4216h。　　数据表中每安培输出电流需要10μF，以防止调节器的输入下垂。为了支持上一张幻灯片计算的全电流，至少需要26μF。由于电容器公差，应选择至少33μF的电容器。除了散装帽，一个4.7μF陶瓷建议直接放置在旁边的VIN引脚的调节器。对于输出，建议每安培输出电流为10μF的相同规则。这将导致输出使用相同的33μF值。重要的是要注意输出电容的ESR，以确保不进入不稳定区域。虽然图不是给予33μμF的电容，我们可以给两图，使用5米ΩESR保持稳定之间的插值。它也建议使用一个0.1μF电容器旁边的VOUT引脚。　　降压调节器将较高的VIN转换为较低的VOUT电压，如图4所示。控制器周期性地打开和关闭开关，以连接VIN和地之间的相节点。在相位节点上看到的波形然后通过电感器和电容器滤波，以提供负载的平滑电压。　　降压调节器的图像
　　图4：降压调节器。　　降压调节器有两种不同的状态(如图5所示)，当开关S闭合时，开关S打开。当开关闭合时，VIN对电感器和电容器充电，并提供输出电流。当开关打开时，电感中的磁场崩溃，使电感器上的电压改变极性。这种极性的变化将相位节点拉向地面，正向偏置二极管。这允许电流继续流动，因为电感器源于负载所需的电流。　　基本降压调节器状态图像
　　图5：基本降压调节器状态。　　如前所述，二极管随着电感的磁场崩溃而向前偏置。这种情况不涉及时钟，也被称为异步调节器。所使用的二极管的VF代表了异步调节器中的一大部分损耗，特别是当VF值接近VOUT值时。通过用另一MOSFET取代二极管，可以减少系统中的损耗。这需要一个更复杂的控制器，以确保MOSFET不同时打开。由于底部MOSFET现在被控制，拓扑被称为同步调节器。S1也被称为顶部FET或高边FET。S2也被称为底部FET或低侧FET。异步和同步降压调节器的比较如图6所示。　　异步与同步降压调节器的图像
　　图6：异步vs同步降压调节器。　　图7上的波形与降压调节器相关联。DH是高边FET的控制信号。当控制器打开高侧FET时，开关中的电流上升。同时，电流也在电感中上升，相位节点的电压达到VIN。当高侧开关关闭时，电感和低侧FET的电流斜坡和相位节点上的电压被拉到地上。　　在V期信号然后过滤形式输出。　　高侧FET的时间量被定义为吨。时间的高侧FET量下定义为花花公子。吨+ Toff时间定义为T或总周期时间。　　基本降压调节器波形的图像
　　图7：基本降压稳压器波形。　　降压调节器可进一步分为两类(如图8所示)，集成稳压器和开关控制器。集成开关稳压器建立FET进入包装或硅。开关控制器要求开关置于IC外部。　　集成开关稳压器与开关控制器的图像
　　图8：集成开关稳压器与开关控制器。　　只要在设计中加入反馈网络，就可以使用除固定选项以外的电压。建议使用1 V sc189当需要其他标准的固定电压，电压。由于内部补偿，在反馈网络顶部的电容器的使用是必要的，以保持稳定。电容器的计算公式已经讨论过了。Vout是期望的输出电压和vostd是没有反馈网络的sc189电压。反馈电阻是通过图9找到的公式计算的。VREF是公式中使用的vostd的部分或1 V时，推荐使用sc189a。　　反馈电阻计算公式
　　图9：反馈电阻计算公式。　　总之，使用线性调节器的最佳时间是当系统中的噪声不能被容忍或当VIN和VOUT差小的时候。使用开关调节器的最佳时间是当VIN和VOUT电压之间的差异较大时。此外，最好是使用开关调节器时，效率是重要的，大电流涉及。Semtech公司同时拥有许多选择线性稳压器和开关稳压器。

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