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PWM/DC-DC高频开关电源系统设计方案

直流电路傍边,使用的较多的技能非DC-DC高频开关电源莫属,它可以使电压值的电能转变为另一个电压值电能。电源规划傍边的DC-DC高频开关电源变换器模块就是根据这种技能,它可以简化电路的规划,并且缩短产品的研发周期。与PWM结合之后,DC-DC高频开关电源就能更好的对模仿电路进行控制。那么怎么能更好的完结PWM DC-DC高频开关电源体系的规划呢?

PWM DC-DC高频开关电源的组成中心电路共分两大部分,分别是ramp/pulse oscillator和error amplifier.ramp/pulse oscillator的难点在于造出一个具有高线性度的ramp waveform,电路尽管不难,但做到最佳却颇具难度。一般为了保持高线性度,大都会额定再加个补偿电路来处理。

而error amplifier,现在有type II和typ III两种补偿架构,而要怎么决议type II及typeIII补偿电路中的R及C值就需考量全体DC-DC高频开关电源.

error amplifier看似简单,可是R和C的值却会决议整个DC-DC高频开关电源体系的安稳度与效能。所以,若然不是十分了解整个理论基础,就冒然的定出R、C值是十分不明智的。

在做DC-DC高频开关电源电路前,根据所input voltage、output voltage、Iload规模,用编好的excel来计算出要使用的电感、电容值、type II或许type III补偿R和C值各为多少后,用simplis仿真验证,然后才用spectre来做各个子电路的模仿。不过,用spectre来作模仿所需时刻真实很长。

DC-DC高频开关电源电路中,最难的当属PWM的error amplifier,只需R、C值没决议好,整个体系的performance都会受到影响,在不断的调整中才会逐渐理出个条理出来,要想定出R和C值,真的要了解整个PWM的理论架构。

PWM的DC-DC高频开关电源的gm不能过高或许过低,而是要调配体系来选用type II或许type III的补偿网路、L和C值以及操作频率所计算出来的。因而,gm值是根据体系标准所计算出来的一项标准,而不是随意定出来的值。

关于error amplifier,它的考量点乃在于外部电感、电容、ESR所组成的三阶filter的pole,再合作分压电阻的gain、PWM的gain、error amplifier本身的gain、phase.因而并不是error amplifier的gain够高,phase margin够宽即可。并且要合作整个loop的gain以及phase去算出来,才可以知道error amplifier的gain和phase margin值是多少,尤其是phase margin,PWM的stability决议了error amplifier的phase margin.

除了errr amplifier外,最费事的当属protection circuit,在DC-DC高频开关电源电路中用到许多protection circuit,如soft-start circuit、under voltage lock out、current liming circuit、thermal shut-down circuit、over current protection、zero current protection等等,各有不同的保护目标与条件。处理不当就会导致DC-DC高频开关电源体系瘫痪,并且各个protection机制又有优先权的区别,所以这些protection circuit是最费事处理的。

现在的体系中绝大部份会有PWM和PFM两种switching regulator.在正常的PWM形式下操作,如果体系是省电形式,则会进入PFM.这是由于PWM和PFM两者在轻/重负载下各有其优缺点,以往的体系简直都只工作在PWM下。

POWER DEVICE的metal bus width绝大部份都是以average current来估算的,仍要当心防止其transient peak current过大,和流过的时刻过长的问题。由于一旦transient peak current的值过大,且保持的时刻过久,依然有可能会把meal给烧断掉。

从中心电路开端,本篇文章对PWM DC-DC高频开关电源体系规划给出了全体的主张,希望我们在阅读过此篇文章之后,能对PWM DC-DC高频开关电源的体系规划有进一步的了解。 


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