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原标题:DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路,DCM 是一款隔离

浏览次数:164 时间:2019-09-12

Vicor 针对最新铁路运输及基础设施应用发布新一代 DCM,其所采用的一系列宽输入范围(43 - 154V 输入)3623(36 x 23 毫米)ChiP 支持高达 240W 的功率以及高达 93% 的效率。

德州仪器|仪表最新推出了多电池同步开关模式充电器bq24751A系列。该系列是具备集成补偿与系统电源|稳压器|稳压器选择器的高集成度同步电池充电器。成比例的充电电流与电压编程可实现超高稳压精度。这些器件不仅具备固定300KHZ NMOS-NMOS同步降压转换器,还包含6V栅极驱动、30ns最小驱动器停滞时间以及99.5%的最大占空比。产品应用包括便携式DVD、媒体播放器、智能手持终端、工业与医疗设备以及便携式设备。

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科技世界网     发布时间:2017-08-04    本文主要讲了一下关于DC DC电源转换电路设计需要注意的一些问题,希望对你的学习有所帮助。 第一条、搞懂DC/DC电源怎么回事 DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路,其主要功能就是进行输入输出电压转换。一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列,前者的使用的电压一般为48V、36V、24V等,后者使用的电源电压一般在24V以下。不同应用领域规律不同,如PC中常用的是12V、5V、3.3V,模拟电路电源常用5V 15V,数字电路常用3.3V等,现在的FPGA、DSP还用2V以下的电压,诸如1.8V、1.5V、1.2V等。在通信系统中也称二次电源,它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压,经DC/DC变换以后在输出端获一个或几个直流电压。 第二条、需要知道 的DC/DC转换电路分类 DC/DC转换电路主要分为以下三大类: ①稳压管稳压电路。 ②线性 稳压电路。 ③开关型稳压电路 第三条、最简单的 稳压管电路设计方案 稳压管稳压电路电路结构简单,但是带负载能力差,输出功率小,一般只为芯片提供基准电压,不做电源使用。 选择稳压管时一般可按下述式子估算: Uz=Vout; Izmax=ILmax Vin=Vout 这种电路结构简单,可以抑制输入电压的扰动,但由于受到稳压管最大工作电流限制,同时输出电压又不能任意调节,因此该电路适应于输出电压不需调节,负载电流小,要求不高的场合,该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。 第四条、基准电压源芯片稳压电路 稳压电路的另一种形式,有些芯片对供电电压要求比较高,例如AD DA芯片的基准电压等,这时常用的一些电压基准芯片如TL431、 MC1403 ,REF02等。TL431是最常用基准源芯片,有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从 Vref到36V范围内的任何值。最常用的电路应用如下图示,此时Vo=Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从 2.5V到36V范围内的任意电压输出,特别地,当R1=R2时,Vo=5V。 其他的几个基准电压源芯片电路类似。 第五条、串联型稳压电源的电路认识 串联型稳压电路属直流稳压电源中的一种,其实是在三端稳压器出现之前比较常用的直流供电方法,在三端稳压器出现之前,串联稳压器通常有OP放大器和稳压二极管构成误差检测电路,如下图,该电路中,OP放大器的反向输入端子与输出电压的检测信号相连,正向输入端子与基准电压Vref相连,Vs=Vout*R2/。由于放大信号ΔVs为负值,控制晶体管的基级电压下降,因此输出电压减小在正常情况下,必有 Vref=Vs=Vout*R2/,调整R1,R2之比可设定所需要的输出电压值。 图中所示只是这也是三端稳压器的基本原理,其实负载大小可以可以把三极管换成达林顿管等等,这种串联型稳压电路做组成的直流稳压电源处理不当,极易产生振荡。现在没有一定模拟功底的工程师,一般现在不用这种方法,而是直接采用集成的三端稳压电路,进行DC/DC转换电路的使用。 第六条、 线性集成稳压电路常用设计方案 线性稳压电路设计方案主要以三端集成稳压器为主。三端稳压器,主要有两种: 一种输出电压是固定的,称为固定输出三端稳压器,三端稳压器的通用产品有78系列和79系列,输出电压由具体型号中的后面两个数字代表,有5V,6V,8V,9V,12V,15V,18V,24V等档次。输出电流以78后面加字母来区分。L表示0.1A,M表示0.5A,无字母表示1.5A,如78L05表求5V 0.1A。 另一种输出电压是可调的线性稳压电路,称为可调输出三端稳压器,这类芯片代表是是LM317和LM337系列。其最大输入输出极限差值在40V,输出电压为1.2V-35V(-1.2V--35V)连续可调,输出电流为0.5-1.5A,输出端与调整端之间电压在1.25V,调整端静态电流为50uA。 其基本原理相同,均采用串联型稳压电路。在线性集成稳压器中,由于三端稳压器只有三个引出端子,具有外接元件少,使用方便,性能稳定,价格低廉等优点,因而得到广泛应用。 第七条 、DCDC转换开关型稳压电路设计方案 上面所述的几种DCDC转换电路都属于串联反馈式稳压电路,在此种工作模式中集成稳压器中调整管工作在线性放大状态,因此当负载电流大时,损耗比较大,即转换效率不高。因此使用集成稳压器的电源电路功率都不会很大,一般只有2-3W,这种设计方案仅适合于小功率电源电路。 采用开关电源芯片设计的DCDC转换电路转化效率高,适用于较大功率电源电路。目前得到了广泛的应用,常用的分为非隔离式的开关电源与隔离式的开关电源电路。 DCDC转换开关型稳压电路设计方案,采用开关电源芯片设计的DCDC转换电路转化效率高,适用于较大功率电源电路。目前得到了广泛的应用,常用的分为非隔离式的开关电源与隔离式的开关电源电路。当然开关电源基本的拓扑包括降压型、升压型、升降压型及反激、正激、桥式变化等等。 非隔离式DCDC开关转换电路设计方案。 隔离式DCDC开关转换电路设计方案。 第八条、 非隔离式DCDC开关转换集成电路芯片电路设计方案 DCDC开关转换集成电路芯片,这类芯片的使用方法与第六条中的LM317非常相似,这里用L4960举例说明,一般是先使用50Hz电源变压器进行 AC-AC变换,将~220V降至开关电源集成转换芯片输入电压范围比如1.2~34V,由L4960进行DC-DC变换,这时输出电压的变化范围下可调至5V,上调至40V,最大输出电流可达2.5A(还可以接大功率开关管进行扩流),并且内设完善的保护功能,如过流保护、过热保护等。尽管L4960的使用方法与LM317差不多,但开关电源的L4960与线性电源的LM317相比,效率不可同曰而语,L4960最大可输出100W的功率 (Pmax=40V*2.5A=100W),但本身最多只消耗7W,所以散热器很小,制作容易。与L4960类似的还有L296,其基本参数与L4960 相同,只是最大输出电流可高达4A,且具有更多的保护功能,封装形式也不一样。这样的芯片比较多,比如,LM2576系列,TPS54350,LTC3770等等。 一般在使用这些芯片时,厂家都会详细的使用说明和典型电路供参考。 第九条 、隔离的DCDC开关电源模块电路设计方案 常用的隔离DC/DC转换主要分为三大类:1.反激式变换。2.正激式变换。3.桥式变换 常用的单端反激式DC/DC变换电路,这类隔离的控制芯片型号也不少。控制芯片典型代表是常用的UC3842系列。这种是高性能固定频率电流的控制器,主要用于隔离AC/DC、DC/DC转换电路。其主要应用原理是:电路由主电路、控制电路、启动电路和反馈电路4 部分组成。主电路采用单端反激式 拓扑,它是升降压斩波电路演变后加隔离变压器构成的,该电路具有结构简单, 效率高, 输入电压范围宽等优点。 控制电路是整个开关电源的核心,控制的好坏直接决定了电源整体性能。这个电路采用峰值电流型双环控制,即在电压闭环控制系统中加入峰值电流反馈控制。 这类方案选择合适的变压器及MOS管可以把功率做的很大,与前面几种设计方案相比电路结构复杂,元器件参数确定比较困难,开发成本较高,因此需要此方案时可以优先选择市面上比较廉价的DC/DC隔离模块。 第十条、 DCDC开关集成电源模块方案 很多微处理器和数字信号处理器都需要内核电源和一个输入/输出电源,这些电源在启动时必须排序。设计师们必须考虑在加电和断电操作时内核和I/O电压源的相对电压和时序,以符合制造商规定的性能规格。如果没有正确的电源排序,就可能出现闭锁或过高的电流消耗,这可能导致微处理器I/O 端口或存储器、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列或数据转换器等支持器件的I/O端口损坏。为了确保内核电压正确偏置之前不驱动I /O负载,内核电源和I/O电源跟踪是必需的。现在有专门的电源模块公司量身定做 一些专用的开关电源模块,主要是那些对除去常规电性能指标以外,对其体积小,功率密度高,转换效率高,发热少,平均无故障工作时间长,可靠性好,更低成本更高性能的DC/DC电源模块。这些模块结合了实现即插即用(plug-and-play)解决方案所需的大部分或全部组件,可以取代多达40个不同的组件。这样就简化了集成并加速了设计,同时可减少电源管理部分的占板空间。 最传统和最常见的非隔离式DC/DC电源模块仍是单列直插封装。这些开放框架的解决方案的确在减少设计复杂性方面取得了进展。然而,最 简单的是在印刷电路板上使用标准封装的组件。 第十一条、DCDC电源转换方案的选择注意事项 本条金律也是本文的总结,很重要。本文这里主要大致介绍了DCDC电源转换的稳压管稳压、线性稳压、DCDC开关型稳压三种电路模式的几种常用的设计方法方案。 ①需要注意的是稳压管稳压电路不能做电源使用,只能用于没有功率要求的芯片供电;②线性稳压电路电路结构简单,但由于转化效率低,因此只能用于小功率稳压电源中;③开关型稳压电路转化效率高,可以应用在大功率场合,但其局限性在电路结构相对复杂,不利于小型化。因此在设计过程中,可根据实际需要选择合适的设计方案。

现代铁路基础设施需要各种 DC-DC 转换器,为货运及客运市场提供各种不同的全新服务。客运轨道交通系统需要能够支持家庭信息娱乐的移动办公通信功能,而货运铁路系统则需要监控及控制功能,才能确保车上所有货品的运输安全性和及时性。同时,不论是车载安全系统还是站上安全系统,客运和货运车辆都需要可靠的高性能电源系统,以确保安全性并满足安保措施的要求。

bq24751A系列的特性有:

特性

DCM 是一款隔离式稳压 DC-DC 转换器模块,可从未稳压的宽范围输入,生成隔离式 DC 输出。这些最新 ChiP DCM 在单个 ChiP 中支持多种输入电压范围,可简化电源系统设计。它们在不到1.5 平方英寸的 ChiP 封装中提供高达 93% 的效率,可为工程师提供业界领先的密度及效率。

  1. NMOS-NMOS同步降压转换器工作频率为300kHz,可提供超过95%的效率。

  2. 30ns最小驱动器停滞时间以及99.5%的最大有效占空比。

NMOS-NMOS同步降压转换器工作频率为300 kHz ,可提供超过95%的效率

最新 ChiP DCM:

3. 高精度电压与电流稳压:±0.5%充电电压精度;±3%充电电流精度;±3%适配器电流精度;±2%输入电流感应放大器精度。

30-ns最小驱动器停滞时间以及99.5%的最大有效占空比

图片 1

4. 高度集成:在AC/DC适配器或电池之间进行系统电源自动选择;内部环路补偿;内部软启动。

高精度电压与电流稳压

5. 安全性;可编程输入过压保护;具有状态指示器的动态电源管理;可编程浪涌适配器电源以及过流限制;反向导通保护输入FET。

±0.5%充电电压精度

  1. 支持2节、3节或4节锂电池。

  2. AC/DC适配器工作范围:5~24V。

±3%充电电流精度

8. 具有模拟输入,可通过电阻器或DAC/GPIO主机控制功能实现比例编程:充电电压(4~4.512V/节);充电电流(高达10A,并具有10m检测电阻器);适配器电流限制。

±3%适配器电流精度

  1. 状态与监控输出:具有可编程电压阈值的AC/DC适配器;从输入电源导出电流。

  2. 电池记忆周期控制。

  3. 支持多种电池化学成分:锂,镍镉,镍氢,铅酸电等。

  4. 充电使能。

  5. 采用28引脚5×5mm QFN封装。

±2%输入电流感应放大器精度

14. 低Iq值能源之星标准:<10-μA关闭状态电池放电电流;<1.5-mA关闭状态输入静态电流。

高度集成

bq24751A系列的应用范围:笔记本电脑和超移动电脑;便携式数据采集终端;便携式打印机;医疗诊断设备;电池组座充(Battery Bay)充电器;电池后备系统。

在AC/DC适配器或电池之间进行系统电源自动选择

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