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基本電子電路:開關電源講解(2)
2011年11月22日 11:17 來源:電子發燒友網 作者:葉子 我要評論(0)
有許多成熟芯片提供Pwm信號的產生,并提供反饋電壓調整pwm的占空比,這類芯片叫開關電源芯片,是專門用來設計開關電源的。下圖附一個成熟電路,是筆者在工程中應用的。
這個芯片把三極管集成到芯片內部,因此應用比較簡單。因為它能提供的電流很小,是給lcd供電的。+12V后面還有一個10uF/25V的電容。
5:設計開關電源要注意的幾個問題
A:注意電感的選擇,應參照芯片資料,切忌理解成輸出電流多大就用多大的電感,這是許多新手容易理解錯的地方。例如,輸出電流是0.5A,電感可不要選0.5A的哦,要按資料來選,一般是1A左右。如果電感的電流參數選小了,會很熱。二極管也一樣,電流參數不能按最終輸出電流選。電感值的大小涉及到飽和電流的問題,即電流大到一定程度后呈現飽和狀態,電流則會瞬間增大,不再受電流不能突變的約束。因此選擇電感時,可以比資料的推薦值稍大一些。因為電感的誤差比較大,市場常見的電感是±20%,所以寧大勿小的原則。買電感時要注意。
B:第1節的圖里的三極管,從原理易得:其導通電阻越小越好,開關響應越快越好。這2個因素是決定效率的最主要的2個方面。一般選擇mos管,要注意mos管的導通電阻和柵極寄生電容。芯片的輸出能否驅動得了柵極,如果驅動柵極的能力不夠,應使用LM5111等驅動芯片。
C:開關電源的噪聲比較大,尤其它是給后續電路提供電源的,這使得后續電路的電源從骨子里就帶噪聲。這種噪聲的消除,需要使用濾波電路,必要時用π型濾波。濾波要消耗電能,這與要達到的穩壓效果成為一對矛盾,需要工程師權衡為達到某效果需要付出多大的濾波消耗。在開關電源后面串聯線性電源(例如7805等)不能顯著消除噪聲。一味加大電容也不是辦法,噪聲仍然能夠通過。不要期望既不付出電能消耗,又能消除噪聲。但是串聯電感器件的濾波電路確實更加節省一些。
D:開關電源兩端隔離的做法是用3個線圈共軛,一個用于自激充能,一個用于輸出,一個用于電壓反饋。值得一提的是,這種隔離不能消除開關引起的各種噪聲。噪聲會沿著共軛電感傳遞,而且噪聲的損耗很小。由于電壓反饋變成非直接的反饋,這種電源一般具有較大的誤差,但精度受影響很小,一般都帶輸出電壓調整。市場常見的模塊電源一般都帶電壓微調。
E:開關電源的地的布線。為了減少噪聲,需給噪聲盡量短的回地路線。第1節的圖中用了2個地符號。這2個地最終要接在一起,需要注意的是,vout后端有個電容,在這個電容的負端把2個地接在一起。這樣,開關芯片的噪聲能最大程度的消耗在自己那邊,能大大改善vout的噪聲。
F:設計開關電源時,功率設計要至少保留1倍的余地,例如設計5V1A的開關電源,最大功率輸出要能達到2A。不要按需求設計成1A的,那樣會使pwm占空比接近最大值,電感、mos管等都會發熱。一般掌握在穩定輸出時,pwm在50%或稍小為宜。這樣整個電路工作在一個“比較舒服”的情況下,噪聲、發熱等各方面綜合性能都比較好。
G:開關電源的保護。從第1節的圖可以看出,當某種原因造成ctrl電平為常高時,會導致電感和三極管燒毀。Ctrl常低還好些,但是vin會串到vout上,對后續電路造成欠壓供電。常用的保護是在vin前端串聯一個過流保護器件,它一般是熱保護,電流過大會斷開。過一會兒又導通。
本文導航
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