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直流电源选择DC/DC转换器主要看哪几点?

2021-05-19 13:38 公司动态 已读

  直流电源选择DC/DC转换器主要看哪几点?利用电容和电感的储能特性,通过可控的开关直流电源(例如MOSFET)执行高频开关操作,以将输入电能存储在电容(感)中。当开关关闭时,电能释放到负载,提供能量就是开关电源,输出功率或电压容量与占空比(开关导通时间与整个开关周期之比)有关,开关电源可用于升压和降压。

  DC/DC转换器使用MOSFET开关将能量存储在电感器中,并在MOSFET开关闭合时产生电流。当开关断开时,存储的电感器能量通过二极管输出到负载。

  所示的三个转换器的工作原理是首先存储能量,然后以受控方式释放能量以获得所需的输出电压。对于某些工作,最佳的开关DC/DC转换器可以以最小的安装成本满足系统的整体需求。这可以通过代表开关DC/DC转换器性能的一组参数来测量。这些包括高效,小的安装尺寸,小的静态电流,小的工作电压,低噪声,高功能集成以及足够的输出电压调节,安装成本低。

直流电源选择DC/DC转换器主要看哪几点?

  一、工作效率

  (1)电感式DC/DC转换器:电池供电的电感式DC/DC转换器的转换效率为80%至85%,损耗主要是由于外部二极管和调制器开关引起的。

  (2)不带电压调节的电荷泵:基本电荷泵(TC7660H等)。电荷泵损耗主要是由于电容器的ESR和内部开关管的导通电阻(RDS-ON)所致,因此功率转换效率很高(通常为90%或更高),并且两者都会发生。可以做得很好。

  (3)具有电压调节功能的电荷泵:一种线性调节器,可在基本电荷泵的输出之后增加低压差。提供了电压调节,但是由于后端调节器的功耗而降低了其效率。为了获得最大效率,电荷泵输出电压应尽可能接近后端调节器调节的电压。最好的选择是不带电压调节的电荷泵(用于不需要严格功率调节的应用)或带电压调节的电荷泵(如果后端调节器之间的压差足够小)。

  二、安装尺寸

  (1)电感式DC/DC转换器:许多新型电感式DC/DC转换器可以SOT封装形式提供,但通常需要外观更大的外部电感器。此外,电感式DC/DC转换器本身的电路布局需要更多的板级空间(附加去耦,特殊接地线处理,屏蔽等)。

  (2)不调节电压的电荷泵:电荷泵不使用电感器,而是需要一个外部电容器。新型电荷泵器件使用SOP封装,并在更高的频率下工作,从而允许使用占地较小的小型电容器(1μF)。电荷泵IC芯片和外部电容器的组合所占用的空间不及电感式DC/DC转换器的电感大。电荷泵可轻松获得正负输出电压的组合。例如,TCM680器件仅需一个外部电容器即可支持+2UIN的输出电压。但是,要使用电感式DC/DC转换器获得相同的输出电压,则需要两个独立的转换器。如果使用一个转换器,则需要使用具有复杂拓扑的变压器。

  (3)具有稳压功能的电荷泵:添加分立的后端稳压器需要更多空间,但是这些稳压器中有很多都采用SOT格式封装,因此占用的空间相对较大。它将更少。具有电压调节功能的新型电荷泵设备(例如TCM850)将电荷泵,后端电压调节器和停机控制功能集成到单个8引脚50lC封装中。

  最好的选择是不带或带稳压的电荷泵。

  三、静态电流

  (1)感应式DC电源DC/DC转换器:调频(PFM)感应式DC/DC转换器是具有最小静态电流的开关式DC/DC转换器。通过通过调频来调节电压,可以以小的负载电流来提供功率。电流很小。

  (2)无需电压调节的电荷泵:电荷泵的静态电流与工作频率成正比。大多数新型电荷泵的工作频率都高于150kHz,因此可以使用1μF以下的电容器。为了克服由此引起的大静态电流问题,一些电荷泵会关闭输入引脚,并在长时间闲置时关闭电荷泵,从而导致电源电流闭锁。SER为零。

  (3)带电压调节的电荷泵:由于后端稳压器会增加静态电流,因此带电压调节的电荷泵在静态电流方面不及基本电荷泵。

  最佳选择是:电感式DC/DC转换器,尤其是调频(PFM)开关类型。

  四、最低工作电压

  (1)电感式DC/DC转换器:电池供电的电感式DC/DC转换器(TC16等)可以在1V或更低的电压下启动操作,使其非常适合于单节电池供电的电子设备。

  (2)不带电压调节的电荷泵/带电压调节的电荷泵:大多数电荷泵的最低工作电压为1.5V或更高,使其适合使用至少两节电池的应用。

  最佳选择是:电感式DC/DC转换器。

  五、噪音

  (1)电感式DC/DC转换器:电感式DC/DC转换器是电源噪声和开关辐射噪声(EMI)的来源。宽带PFM引导的DC/DC转换器会在很宽的频带上产生噪声。您可以提高电感式DC/DC转换器的工作频率,以使其产生的噪声超出系统的频带。

  (2)不带电压调节的电荷泵/带电压调节的电荷泵:由于电荷泵不使用电感,因此可以忽略EMI的影响。泵的输入噪声可以用一个小电容器消除。

  最好的选择是不带或带稳压的电荷泵。

  六、一体化

  (1)电感式DC/DC转换器:已开发出一种集成了开关调节器和其他功能(电压检测器,线路调节器等)的芯片。例如,TC16芯片将PFM升压转换器,LD0和电压检测器集成到SO-8封装中。与分立的实施方式相比,此类设备可提供卓越的电气性能并占用更少的空间。

  (2)不带电压调节的电荷泵:诸如TC7660之类的基本电荷泵没有集成的附加功能,几乎不占空间。

  (3)带稳压的电荷泵:当前的发展趋势是将带稳压的电荷泵芯片的更多功能集成在一起。显然,具有调节功能的下一代电荷泵的功能集成可与电感式DC/DC转换器集成芯片的功能集成媲美。

  最佳选择是:电感式DC/DC转换器。

  七、输出调整

  (1)电感式DC/DC转换器:电感式DC/DC转换器具有出色的输出调节能力。一些电感式DC/DC转换器还具有外部补偿引脚,使您可以根据应用对输出瞬态响应特性进行“微调”。

  (2)电荷泵,无电压调节:此类设备的输出没有电压调节。它只是将输入电压转换为负电压或乘以输出电压。因此,随着负载电流的增加,输出电压下降。对于某些应用程序(例如LCD偏置),这不是问题,但不适用于需要稳定输出电压的应用程序。

  (3)具有稳压功能的电荷泵:通过后端线性稳压器(片上或外部)提供稳压(稳定)功能。在某些情况下,可能有必要增加电荷泵中的开关级数,以为后端调节器提供足够的裕量。此时,有必要增加一个外部电容器,尺寸,成本和效率。但是,后端线性稳压器可以使调节后的电荷泵输出电压的稳定性与电感式DC/DC转换器相同。

  最好的选择是具有电压调节功能的电荷泵。

  八、设置成本

  (1)电感式DC/DC转换器:近年来,采用电感式DC/DC转换器的成本逐渐降低,并且对外部零件的需求也降低了。但是,电感式DC/DC转换器至少需要一个外部电感器,电容器和肖特基二极管。二极管,电感器和相对昂贵的开关转换器芯片的总成本高于电荷泵的总成本。

  (2)不带电压调节的电荷泵:不带电压调节的电荷泵比电感式DC/DC转换器便宜,并且仅需要一个外部电容器(不带电感器),这需要占用电路板空间,电感器成本以及某些情况下的屏蔽成本。可以保存。

  (3)具有电压调节功能的电荷泵:具有电压调节功能的电荷泵的成本几乎与电感式开关DC/DC转换器本身的成本相同。在某些情况下,可以使用外部后端稳压器来降低成本,但它需要更多的安装空间并降低工作效率。

  最佳选择是:如果您不需要严格的电压调节,则最好的选择是没有电压调节的电荷泵。如果需要调整输出电压

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