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DC-DC降壓(Buck)電路恒壓限流原理簡析

冬至子 ? 來源:匠人電子實驗室 ? 作者:mytomatoes ? 2023-07-05 16:41 ? 次閱讀

隨著電子技術的發展,以及消費類電子設備的廣泛使用,對高效直流電源變換(DC-DC)的研究與應用成為日益重要的課題。DC-DC電路以其優異的特性,在大多數消費類電子設備中,替代了線性電源變換線路成為了主要應用對象。本文針對DC-DC Buck電路,簡析其電壓和電流的控制原理。

DC-DC電路分為電壓模式和電流模式控制兩種類型,基本原理都是誤差放大器的輸出與三角波比較產生PWM,PWM信號驅動功率管實現變換。區別就是電壓模式的三角波來自三角波發生器,電流模式的三角波來自電感的電流。

關于電壓模式、電流模式的優缺點這里就不展開了,下面注意一下每張圖中的圓圈,下面有兩張圖,分別代表兩種模式控制類型的DC-DC芯片內部結構框圖,紅圈內有誤差放大器和誤差放大器的補償端。

電壓模式(TPS40057):

圖片

電流模式(MP2307):

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這些DCDC電路電壓調節的基本思路:

輸出端通過分壓電阻將輸出電壓采樣到FB(VFB)端,也就是反饋端,與基準電壓對比后通過運放輸出一個電壓,與三角波對比,產生PWM信號,驅動功率管,實現電壓的閉環控制。補償端接RC補償電路,實現電路快速穩定響應。

典型應用電路(MP2307,輸出3.3V):

圖片

那么問題來了,電流調節(限流)怎么實現?

經典的DCDC控制IC TL494 內置了倆誤差放大器,實現電壓和限流的調節:

TL494內部結構框圖:

圖片

TL494 恒壓限流典型應用,輸出5V 10A,調節R1和R2的比例可以調節限流大小,右下角R13 0.1Ω:

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一般的DCDC控制芯片,以MP2307為:內部只有一個誤差放大器,我們可以外掛一個,實現電流的控制,下圖運放左側肖特基陽極直接接到MP2307的 6腳,COMP腳,也就是內部誤差放大器的輸出端,原有電壓調節電路不變,原輸出的負極變為下圖的OUT-,調節下圖電位器可以實現限流的調節。

當流過R2的電流*R2電阻大于運放3腳電壓,運放將COMP端拉低,占空比變小,電路輸出電壓(電流)降低,直到保持運放同相端反相端電壓相等,實現限流調節。
圖片

下圖為某寶上賣的LM2596恒壓恒流電路圖,也就是封面上那貨,用恒流控制運放直接懟電壓反饋端實現限流調節,這種方法我本人不提倡,多了一級運放增加相移,增加不穩定因素,上面my1084的帖子里也有兩種方法恒流的輸出波形。

圖片

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