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        2. 為您的電源設計選擇轉換器或穩壓IC

          轉換器和穩壓器

           

          為設備設計電源時,有許多不同的選擇。最大的障礙有時可能是理解選項之間的差異,一些供應商對同一事物使用各種術語。因此,在這里,我們將簡要介紹直流電源設計中的主要選擇。

           

           

          直流-直流轉換器與調節器

          DC-DC轉換器采用輸入直流電壓并產生不同的輸出直流電壓。DC-DC轉換器的主要目的是產生被驅動負載所需的輸出電壓。應用可能包括由較高電壓電源驅動的低壓電子元件,例如在汽車應用中。另一方面,低電壓電池電源可能是驅動具有較高電壓功率要求的元件。

          穩壓IC通過使用具有輸出負載反饋的控制元件來穩定輸出電壓,以保持所需的電壓電平。未穩壓DC-DC轉換器的輸出電壓將隨著負載電流的增加而降低。穩定非穩壓轉換器需要增加一個單獨的穩壓電路。通常,術語轉換器用于產生穩壓輸出電壓的電路,這意味著不需要獨立的穩壓器。

          有兩種主要類型的DC-DC轉換器/穩壓IC可供選擇,線性和開關模式。

           


          線性穩壓IC

          線性穩壓IC使用阻性元件產生壓降,以將輸入直流電壓降低到所需水平。雖然設計簡單,成本低,但這種類型的轉換器的效率取決于所需壓降的大小。

           

          開關模式穩壓IC

          開關模式穩壓IC的工作原理是利用輸入電壓進行填充和能量存儲,然后從該存儲產生輸出電壓。存儲是電容式或電感式組件或兩者的組合。與線性轉換器的主要區別在于輸出電壓可以高于或低于輸入電壓。元件損耗決定了電路的效率。該效率與輸入和輸出電壓之間的差異大小無關。

           

          線性轉換器與開關模式轉換器相比具有一個主要的性能優勢。它們產生的電噪聲非常小,輸出電壓的質量取決于輸入電壓源的噪聲水平。相比之下,開關轉換器在電路的開關頻率周圍會產生顯著水平的電氣噪聲。因此,需要對驅動噪聲敏感負載的轉換器輸出施加濾波。如果噪聲耦合回輸入電壓源可能會產生干擾或影響器件一致性,則還需要進行輸入濾波。

           

          降壓/降壓穩壓IC

          降壓或降壓穩壓IC將通過L-C飛輪電路切換輸入電流以從存儲的能量驅動負載,從而有效地降低輸入電壓以產生穩定的輸出電壓。輸出電壓將由輸入電壓接通時存儲的能量決定。該電路也可稱為斬波轉換器。

           

          升壓/升壓穩壓IC

          升壓或升壓穩壓IC將使用輸入電壓將能量存儲在電感器中,從而產生高于輸入電壓的穩定輸出電壓,電感器在該存儲打開時釋放。電感產生的電壓增加了已存儲在由輸入電壓驅動的電容器中的能量。結果,電容器和電感器結合產生比輸入電壓更大的電壓。輸出電壓由用于驅動開關的脈沖寬度模塊信號的標記空間比決定。

           

           

          降壓-升壓穩壓IC

          降壓-升壓轉換器結合了降壓轉換器和升壓轉換器的元件,可在很寬的輸入電壓范圍內產生穩定的輸出電壓。雖然效率低于降壓或升壓電路,但它在應對波動的輸入電源方面提供了靈活性。

           

          隔離注意事項

          使用變壓器的開關轉換器為具有安全要求的應用(如醫療設備)提供輸入和輸出電壓線之間的隔離。具有非隔離輸出的開關轉換器在物理上往往更小,效率更高。根據定義,DC-DC線性轉換器將是非隔離的。

           

          反激式轉換器

          反激式轉換器是降壓-升壓轉換器的隔離式版本,但使用變壓器的初級繞組代替升壓轉換器中的電感器,并使用次級繞組驅動輸出。該電路設計提供相同的性能,并且由于變壓器損耗增加,效率略低。然而,可以調整變壓器的匝數比,以管理繞組中的開關占空比和電流,以便在必要時優化性能,從而為設計人員在元件計算中提供更多權衡機會。

           

          正激式轉換器

          正激式轉換器類似于反激式轉換器,但響應時間更快,更適合提供更高的電流,但不適合高輸出電壓,成本較高,并且需要更大的電路板空間 -- 這是元件數量增加的結果。

           

          總結

          在電源設計方面,有很多選項可供選擇:轉換器和穩壓IC,線性和開關模式,隔離和隔離。市場上還充滿了用于實現每個選項的現成組件,允許設計人員選擇最佳選擇并針對其應用進行優化。

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

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          創建時間:2022-05-12 14:44
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