硬件电路设计----DC-DC电路

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了硬件电路设计----DC-DC电路。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

文章目录

一、概念及特点

二、分类

三、设计技巧及主要技术参数选用要求

四、器件选型一般原则

五、外围器件选择的要求

、PCB设计要求

大家好,我是致力于在硬件设计创出一片天地的新手小白:陌白

电子产品中,总是可见DC-DC的身影,今天分享DC-DC的相关知识点。

一、原理及特点

开关电源:

它是一种高频电能转换装置,主要利用电力电子开关器件【1】(晶体管、MOS管等),通过周期性控制电子器件的开关,从而对输入的电压进行脉冲调制,实现电压变换、自动稳压的功能。而DCDC则是输入、输出电压类型均为直流的一种开关电源。

DC-DC:

指直流转直流电源(Direct Current)。是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值得电能的装置。

构成:

DC-DC转换器一般由控制芯片,电感线圈,二极管,三极管,电容器构成。

调制方式:

1、PFM(脉冲频率调制方式)

开关脉冲宽度一定,通过改变脉冲输出的频率,使输出电压达到稳定。PFM控制型即使长时间使用,尤其小负载时具有耗电小的优点。

2、PWM(脉冲宽度调制方式)

开关脉冲的频率一定,通过改变脉冲输出宽度,使输出电压达到稳定。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。

通常情况下,采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下:

PWM的频率,PFM的占空比的选择方法。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制,且在重负载时自动转换到PWM控制。

特点:

  1. 效率高:通常效率在70%以上,效率高的可达到95%以上

  1. 输入电压范围较宽

  1. 驱动能力强

  1. 静态电流小

应用:

DC-DC转换器的使用有利于简化电源电路设计,缩短研制周期,实现最佳指标等,被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。

具有可靠性高、系统升级容易等特点,电源模块的应用越来越广泛。此外,DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。

二、分类

DC-DC有三种常见的三种原理架构:

  1. Buck(降压型DC/DC转换器)

硬件电路设计----DC-DC电路
硬件电路设计----DC-DC电路

这类电路也是我们电子产品中最经常使用的比如:LM2596、MP1584、MP4462、TSP5430、XL8015等等都是常用的芯片。

  1. Boost(升压型DC/DC转换器)

硬件电路设计----DC-DC电路
硬件电路设计----DC-DC电路
  1. Buck-Boost(升降压型DC/DC转换器)

硬件电路设计----DC-DC电路
硬件电路设计----DC-DC电路

三、设计技巧及主要技术参数选用要求

最需要考虑的条件:

输入电压,输出电压,输出电流的大小,功率的大小,在特殊要求中还需考虑:前端电容,后端电容后端电感等数值。

1、输入/输出电压

要按照器件的推荐工作电压范围选用,并且要考虑实际电压的波动范围,确保不能超出器件规格。

2、输出电流

器件持续的输出电流能力是一个重要的参数,选用时要参考此参数,要保留一定的余量,通常要高出30%

此参数的选取还要评估电路的瞬间峰值电流和发热的情况,综合来确定,并满足降额要求。

3、纹波

纹波是衡量电路的输出电压波动的重要参数。要关注轻载和重载纹波,一般轻载纹波要大。注意核电等场合下轻载纹波是否会超出要求。实际测试下各种场景负载下的情况。通常选用示波器20M带宽来测试。

4、效率

要同时关注轻载和重载两种情况。轻载会影响待机功率,重载影响温升。通常看12V输入,5V输出下10mA的效率,一般要80%以上。

5、瞬态响应

瞬态响应特性反应负载剧烈变化时系统是否能及时调整以保证输出电压的稳定。要求输出电压波动越小越好,一般按峰峰值10%以下要求。

实际要注意按推荐值选用反馈电容。常见取值在22p到120pF。

6、开关频率

常用的开关频率多数在500kHz以上。较高的开关频率1.2M到2M的也有,由于频率高开关损耗增加IC散热设计要好,故主要集中在5V低压输入小电流的产品。开关频率关系到电感电容的选用,其它如EMC,轻载下噪音等问题也与之有关。

7、反馈参考电压及精度

反馈电压要与内部的参考电压相比较,配合外部的反馈分压电阻,输出不同电压。不同产品的参考电压会有不同,如0.6~0.8V,替换时注意调整反馈电阻。

反馈电阻要选用1%精度,只要根据厂家推荐来选,一般不要选的过大,以免影响稳定性。

参考电压精度影响输出准确度,常见精度在2%以下,如1%~1.5%,精度高的产品成本会有差别。根据需要选择。

8、线性稳定度和负载稳定度

线性稳定度反应输入电压变化输出电压稳定性。负载稳定度反应输出负载变化输出电压稳定性。一般要求1%,最大不要超3%。

9、EN电平

EN高低电平要满足器件规格要求,有些IC不能超出特定电压范围;电阻分压时注意满足及时关断,并且考虑电压波动最大范围内要满足。

由于时序控制的需要,该引脚会增加电容,为了电平调节和关断放电,同时要有对地电阻。

10、保护性能

要有过流保护OCP,过热保护OTP等,并且保护后条件消失能自恢复。

11、其它

要求有软启动;热阻和封装;使用温度范围要能覆盖高低温等。

四、器件选型一般原则

  • 普遍性

  • 高性价比

  • 易采购生命周期长

  • 兼容和可替代

  • 资源节约

  • 降额

  • 易生产和归一化

五、外围器件选择的要求

1、输入电容

要满足耐压和输入纹波的要求。一般耐压要求1.5~2倍以上输 入电压。注意瓷片电容的实际容量会随直流电压的偏置影响而减少。

2、输出电容

要满足耐压和输出纹波的要求。一般耐压要求1.5~2倍

纹波和电容的关系:

硬件电路设计----DC-DC电路

3、BST电容

按照规格书推荐值。一般0.1uF-1uF。耐压一般要高于输入电压。

4、电感

不同输出电压的要求感量不同;注意温升和饱和电流要满足余量要求,一般最大电流的1.2倍以上(或者电感的饱和电流必须大于最大输出电流+0.5*电感纹波电流)。通常选择合适的电感值L,使ΔIL占输出电流的30% to 50%。计算公式:

硬件电路设计----DC-DC电路

5、VCC电容

按规格书 要求取值,不能减小,也不要太大,注意耐压。

6、反馈电容

按规格书 要求取值,不同厂家芯片取值不同,输出电压不同也会有不同的要求。

7、反馈电阻和EN分压电阻

要求按规格书取值,精度1%。

六、PCB设计要求

1、输入电容就近放在芯片的输入Vin和功率的PGND,减少寄生电感的存在,因为输入电流不连续,寄生电感引起的噪声对芯片的耐压以及逻辑单元造成不良影响 。电容地端增加过孔,减少阻抗。

2、功率回路尽可能的短粗,保持较小的环路面积,较少噪声辐射。SW是噪声源,保证电流的同时保持尽量小的面积,远离敏感的易受干扰的位置。如,电感靠近SW引脚,远离反馈线。输出电容靠近电感,地端增加地过孔。

3、VCC电容应就近放置在芯片的VCC管脚和芯片的信号地之间,尽量在一层,不要有过孔。

4、FB是芯片最敏感,最容易受干扰的部分,是引起系统不稳定的最常见原因 。

B电阻连接到FB管脚竟可能短,靠近IC放置,减少噪声的耦合;FB下分压电阻通常接信号地AGND;

离噪声源,SW点,电感,二极管(非同步buck);FB走线包地;

电流负载的FB在负载远端取,反馈电容走线要就近取。

5、 BST的电容走线尽量短,不要太细。

6、 芯片散热要按设计要求,尽量在底下增加过孔散热。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-494349.html

到了这里,关于硬件电路设计----DC-DC电路的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 硬件电路设计原理图设计

    叶倾城-硬件原创的个人空间_哔哩哔哩_Bilibili 硬件电路设计原理图设计第二季-1-40课已更新完成啦!!! 第三季硬件电路设计原理图设计敬请期待!感谢大家的支持! 第01课------硬件实战-硬件电路设计的方法和技巧 第02课------千兆(十兆、百兆、千兆自适应)以太网电路设计

    2023年04月15日
    浏览(68)
  • 数字电路硬件设计系列(十一)之CAN电路设计

    CAN通信时一种工业控制通信系统,最早时应用于汽车电子产品。CAN总线主要的特点: 传输距离远,最远可达10km。 CAN总线抗干扰能力强,有有效保证整个系统的稳定性。 CAM总线传输的速度快,理论上峰值可以达到1Mbps,能有效保证数据通信的即时性。 单条总线上,支持128个节

    2024年02月10日
    浏览(48)
  • 数字电路硬件设计系列(三)之缓启电路设计

            在一些大电压、大电流的产品中,上电的瞬间通常会有较大的电流冲击,下图是一款产品上电过程中波形。最大的电流达到14.2A,这种过流有可能损坏电子元器件。 电流过充波形 解决上述问题,通常采取的策略是在电源的入口增加 缓启动电路 ,也成为 软起动 。

    2024年02月06日
    浏览(62)
  • 数字电路硬件设计系列(十二)之USB电路设计

    USB电路,在我们的平时的应用十分的广泛,常见的鼠标,键盘、显示屏的触摸功能等,对外的接口均使用的是USB接口。USB接口主要可以划分为两种: USB 2.0 、 USB 3.0 。从连接器上区分的依据是,内部颜色 白色 的为USB 2.0接口,内部颜色为 蓝色 的为USB 3.0接口(当然也不是绝对

    2024年02月14日
    浏览(81)
  • 数字电路硬件设计系列(十三)之HDMI电路设计

    原文:内容更加全面。 高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface,HDMI) 是一种全数字化视频和声音发送接口,可以发送未压缩的 音频 及 视频 信号。 HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人计算机、电视、游戏主机、综合扩大机、数字音响与电视机等设备。HDMI可以同时发送

    2024年02月11日
    浏览(58)
  • 数字电路硬件设计系列(十八)之eMMC电路设计

    eMMC(Embedded Multi Media Card) 是 嵌入式多媒体卡 的简称,主要是针对只能手机和平板电脑特点二设计的。它的实质是在 NAND Flash的基础上增加了一个控制器,并预留了一个标准接口 。 参考设计获取方式:关注下面公众号,回复:eMMC即可。 eMMC颗粒的PIN脚主要分为三组:电源引脚、

    2024年02月10日
    浏览(81)
  • 数字电路硬件设计系列(十)之RS485电路设计

    RS485通信属于串口通信中的半双工通信,RS485具有支持多节点(32个节点)、传输距离远(最大1219m)、接收灵敏度高(200mV电压)、连接简单(在构成通信网络时,仅需要一对双绞线作传输线)、能抑制共模干扰(差分传输)、成本低廉等特点,最高的传输速率可达10Mbps。在多

    2024年02月06日
    浏览(91)
  • 27-硬件设计-TYPE-C电路设计

    由于USB2.0的数据率最高只有480Mbps, 可以不考虑信号走线的阻抗连续性,USB2.0的D+/-信号可以不被MUX控制而直接从主控芯片走线,然后一分二连接至USB Type-C插座的两组D+/-管脚上。 但USB3.0或者USB3.1的数据率高达5Gbps或者10Gbps,如果信号线还是被简单地一分二的话,不连续的信号线

    2024年01月19日
    浏览(59)
  • 硬件设计--stm32自动下载电路设计

    1、Stm32 一键下载电路详解 2、启动模式,BOOT0和BOOT1详解 3、STM32自动ISP电路设计 4、STM32 USB接口 一键下载电路详解与过程分析 参考博客:FlyMcu - 用于STM32芯片ISP串口程序一键下载的免费软件 下面是stm32自动下载电路原理图。 正常使用下BOOT1引脚需要接地(不需要debug调试),也就

    2024年02月16日
    浏览(55)
  • 数字电路硬件设计系列(十七)之上电时序控制电路

    上电时序,也叫做Power-up Sequence,是指电源时序关系。 下面 就是一系列电源的上电的先后关系: 采用不同的电容来控制上电延时时间的长短,具体的电路见下图: 这种上电时序控制的方式, 电路结构简单 ,但是 延时时间难以精确的控制 。 在FPGA的电源时序控制中,应用十

    2024年02月12日
    浏览(52)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包