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DC-DC电源1、开关电源概述2、开关电源主要技术指标3、开关电源拓扑结构4、buck电路分析5、buck电路器件选型概述一.DCconverter理想参数：1.输出电压为平滑的直流电压，无交流谐波分量2.输出阻抗为零（电源内阻为零）3.快速的动态响应4.效率高，体积小二.DC&linear比较优点缺点DC-DCconverter效率高，调节灵活，高输出电流输出纹波，开关噪声大，瞬时恢复时间较慢，造价高linear噪声小，造价低，结构简单，输出纹波低效率低，只能降压概述开关电源的分类:1、按电气特性分为：隔离和非隔离两种形式隔离电源和非隔离电源的本质区别是输入输出是否相互隔离，通俗的讲是输入输出是否共地；2、隔离电源按结构形式可分为：正激式和反激式开关电源主要技术指标主要技术参数：1、输入电压范围2、输入频率范围3、输入有效值电流电源正常工作时的输入电流有效值4、空载输入功率开关电源输出空载时的有效输入功率。典型值：120V0.3W；240V0.5W5、输出电压范围6、输出电流或功率开关电源主要技术指标8、线性调整率额定负载情况输入最低电压和最高电压时的输出电压差与额定输出电压的百分比。典型值：0.5%9、负载调整率额定输入电压下最小负载和最大负载的输出电压差与额定输出电压的百分比。典型值：0.5%10、输出纹波及噪声典型值：1%11、启动时间典型值：1S12、效率开关电源主要技术指标12、输出保持时间从输入端断开到额定输出电压90%的时间差。典型值：10ms13、输出过流保护常规时下降80%正常电压或降为0V为过流保护，目前输出过流保护范围：1.1~2.0倍额定电流，通常可自动恢复。14、输出过压保护目前输出过压保护点范围：1.1~1.5倍额定电压。15、输出短路保护……开关电源拓扑结构串联型（buckconverter）D=Ton/(Toff+Ton);D：占空比Ton：一周期内管Q的导通时间Toff：一周期内管Q的截止时间开关电源拓扑结构并联型（boostconverter）D=Ton/(Toff+Ton);D：占空比Ton：一周期内管Q的导通时间Toff：一周期内管Q的截止时间开关电源拓扑结构倒极性（buck-boostconverter）D=VO/(VIN+VO),CCMD=Ton/(Toff+Ton);D：占空比Ton：一周期内管Q的导通时间Toff：一周期内管Q的截止时间Note:三种拓扑的占空比D，随着VIN增大而减小buck电路分析Buck电路等效电路模型1、当开关S置于1时，电感流量增加，电感储能，电感两端的电压极性与上图标识相同；2、当开关置于2时，电感电流减小，电感释能，电感端电压极性倒置。3、当电源处于稳态时，一周期内电感电流的平均增量为0，即处于伏秒平衡状态。buck电路分析根据电感电流是否连续，buck电路可分为：A、连续电流模式CCM；B、不连续电流模式DCM；C、边界或边界线导通模式。buck电路分析CCM模式的基本关系buck电路分析DCM模式的基本关系反馈方式：电压控制模式电流控制模式优点：对输出负载变化响应好；优点：对输入电压的变化和负载的变化缺点：对输入电压和负载电流响应快，瞬时峰电流限制功能；响应慢，因为它需等负缺点：D0.5开环不稳定，峰值电流和载电压变化才能调节。平均电流难以校正，容易发生次谐波振荡。buck电路分析电源IC选型：1、电源IC的主要参数要求：输入电压Vin、输出电压Vo、最大输出电流Iomax。负载的工作电流一般选择为IC最大电流的80%。2、性能要求：一般情况下根据精度、效率、噪声、体积等情况选择相应的电源IC。例如射频供电需选择低噪声的电源IC，一些小模块对体积有要求的需选择封装小、开关频率高的电源IC…3、成本方面的要求。buck电路器件选型buck电路器件选型电感选型：在buck电路中电感是一个功率器件，起着电生磁、磁生电的作用，它在电路中的特点如下：电感过小---纹波电流过大导致输出纹波电压过大电感过大---对电流有抑制能力强，导致动态响应不好电感饱和，电流急剧增加，电感温度升高，影响其它器件寿命。buck电路器件选型电感选型步骤电感公式推导正常工作电流应当是饱和电流和温升电流之间最小值的80%，设计时留裕量。温升电流：当电感工作时温度比原来增加若干度（一般定义为40度）时的电流值。饱和电流：一般是指电感值下降到30%时的电流器件选型输入电容：目的：保持输入电压稳定在一定范围内buck电路器件选型输出滤波电容选型：电容等效模型纹波电压由进入电容的电流、电容的寄生电阻ESR、寄生电容ESL和电容容量决定。图中iL是电感的电流，iLIo时，电感上的电流不仅能满足负载的消耗，同时还有剩余，剩余部分给电容充电；电容充电过程中由于ESR和C的作用会产生压差。充电过程中ESR产生的最大压差为ESR*0.5I充电过程中C引起的压差=T*I/（8*C）buck电路器件选型上一页描述的是电容充电过程中产生的压差即纹波电压，同理当iLIo时，电容放电，同样会产生一个方向相反大小相同的压差。所以最终的纹波电压为U=T*I/（4*C）+ESR*IT为开关周期buck电路器件选型MOS管选型：1、确定MOS管的额定电压；2、确定MOS管的额定电流，该电流是负载最大电流；3、计算损耗，主要包括阻抗损耗和开关损耗阻抗损耗主要由MOS管的导通电阻（Rdson）决定导通损耗=Irms^2*Rdson交越损耗是MOS管处于半导通状态，MOS管ds端有电压又有电流从而产生损耗，计算是需知道驱动上升、下降时间并对V*I*t进行积分，一般情况不会比导通损耗小。开关损耗=Vin*Io*f*（Trise+Tfall）/6buck电路器件选型MOS管等效内部结构开关损耗