|
Buck電路工作原理 電源閉合時(shí)電壓會(huì )快速增加，當斷開(kāi)時(shí)電壓會(huì )快速減小，如果開(kāi)關(guān)速度足夠快的話(huà)，是不是就能把負載，控制在想要的電壓值以?xún)饶? 假設12V降壓到5V，也就意味著(zhù)，MOS管開(kāi)關(guān)需要42%時(shí)間導通，58%時(shí)間斷開(kāi)。 當58%時(shí)間MOS管斷開(kāi)時(shí)，由于電感上的電流不能突變，電路通過(guò)電感的電流及電容為負載供電，從而將負載端的電壓維持在5V。 Buck電路的器件選型 Buck電路主要由以下部分組成：
根據實(shí)際應用場(chǎng)景，控制器首先要滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)電源電路的各項技術(shù)參數，其次要滿(mǎn)足電路的工作環(huán)境要求，最后要在成本控制范圍內選擇適合的電源方案。 模擬控制器還是數字控制器：數字控制器外圍電路簡(jiǎn)單，在線(xiàn)調試更容易，并可以根據應用靈活配置。 單相還是多相：根據輸出電流大小來(lái)選擇相數。相數不夠則無(wú)法滿(mǎn)足電流需求，相數過(guò)多則成本增加。輸出電流30A以下，選擇單相控制器即可;超過(guò)30A則增加至2相，以此類(lèi)推，一般保持每相電流在15A~30A(取決于功率器件的能力)這個(gè)范圍是比較合理的。 輸入與輸出電壓范圍：根據實(shí)際使用場(chǎng)景，選擇輸入與輸出電壓合適的控制器芯片，保證輸入電壓在控制可承受范圍內，保證輸出電壓大小與精度符合電路設計要求。 通信協(xié)議：對于數字控制器而言，要考慮控制器芯片支持哪些通信協(xié)議，滿(mǎn)足主控芯片對于通信接口的分配。
Vds耐壓：保證實(shí)際MOS管工作時(shí)DS兩端壓差小于Vds耐壓，避免MOS管被擊穿�？紤]到電路實(shí)際工作時(shí)MOS管DS兩端的波形會(huì )有振鈴，Vds耐壓一般選擇比輸入電壓高10V以上，例如輸入20V，選擇Vds耐壓為30V的MOS。 Id電流：保證輸出峰值電流不超過(guò)Id，可通過(guò)MOS管的SOA曲線(xiàn)來(lái)判斷。MOS規格書(shū)標明的Id電流是基于Rdson和最大功率Pd計算得來(lái)的，沒(méi)有考慮開(kāi)關(guān)損耗，因此不能直接跟MOS的Irms進(jìn)行比較，需要計算MOS整體的損耗來(lái)確定選型。 Rdson和Qg：這兩個(gè)參數影響MOS管的損耗，原則是上管選擇Qg更低的MOS管，下管選擇Rdson小的MOS。如果Buck電路PWM的占空比較大(>50%)，上管的導通損耗也不容忽視，需要Qg和Rdson兩個(gè)參數都小。另外還可以通過(guò)降低MOS管的開(kāi)關(guān)頻率或者將MOS管并聯(lián)來(lái)降低開(kāi)關(guān)損耗。
感值：電感的感值可使用以下公式計算得出，其中r是電流紋波率，一般選擇0.3~0.5左右： 電感值會(huì )影響輸出電源紋波和動(dòng)態(tài)響應，實(shí)際應用時(shí)需要根據實(shí)際測試結果進(jìn)行調整。 電流：電感的電流分為飽和電流Isat和溫升電流Irms，實(shí)際工作時(shí)電感上電流波形如下： 選擇電感時(shí)首先要保證飽和電流Isat大于電感電流峰值Ipeak，從而避免電感飽和，感值下降造成MOS和電感損壞。 溫升電流是從電感的工作溫度和損耗的角度出發(fā)，選型時(shí)盡量讓溫升電流大于電感電流的有效值，如下面公式所示： DCR(直流電阻)：如果電源電路使用電感DCR做電流檢測時(shí)，為了保證檢測結果的一致性，電感的DCR精度盡量選擇±5%以?xún)取?/font>
耐壓值：一般電容的耐壓需要降額到90%左右使用，為了更高的可靠性，在一些特定場(chǎng)景要求降額到50%。 容值：電容的容值影響濾波和穩壓的效果，理論上容值越大，效果越好。 實(shí)際上電容的頻率-阻抗特性曲線(xiàn)并非線(xiàn)性，不同電容的特性曲線(xiàn)也不一樣。如下圖所示，分別為330uF，22uF，0.1uF的特性曲線(xiàn)。 在低頻段330uF的阻抗要明顯低于22uF和0.1uF，在中間頻段則是22uF的阻抗較低，高頻段0.1uF的阻抗較低。因此需要針對不同頻段的電源噪聲，選擇不同容值的電容組合濾波。 在Buck電路的輸入和輸出端，一般選擇大容值的固態(tài)電解電容跟小容值的MLCC組合，以實(shí)現全頻段都有較低的阻抗。 最大紋波電流：電容紋波電流有效值要大于實(shí)際輸入電容的紋波電流。輸入電容紋波電流有效值可以按照如下公式計算： ESR(等效串聯(lián)電阻)：電容的ESR主要影響電源紋波，同時(shí)也跟電容的紋波電流有效值相關(guān)。一般情況下，電容的ESR越小，紋波電流有效值越大，如下圖所示： 搜索 “華秋商城” 了解更多電子知識！ |
