? ? ? 作為,電源模塊79868.cn.規(guī)劃工程師的咱們都知道消費類電子職業(yè)運用最遍及的變換器之一是DC-DC降壓變換器。簡而言之，同步降壓變換器用于將電壓從較高的電平降至較低的電平。隨著業(yè)界轉向更高功能的平臺，電源變換器的能效變成規(guī)劃的一項要害思考要素。因而，主要的是了解同步降壓變換器的基礎知識，以及如何恰本地挑選電路元件。

本來依據(jù)書本上的概念來說同步降壓變換器的概念簡單，它發(fā)生低于輸入電壓的穩(wěn)壓電壓，能夠供給大電流，一起將功率損耗降至最低。同步降壓變換器包括2顆功率MOSFET、1顆輸出電感及1顆輸出電容。此特定降壓拓撲結構的稱號來源于它的2顆功率MOSFET的操控方法；導通/關斷(on/off)操控被同步，以供給經(jīng)過穩(wěn)壓的輸出電壓，并避免2顆MOSFET一起導通。

同步降壓變換電路圖顯現(xiàn)來說，咱們能夠了解到高邊MOSFET(Q1)直接連接至電路的輸入電壓。當Q1導通時，電流經(jīng)過它供給給負載。在此期間，低邊MOSFET(Q2)關斷，流過電感的電流添加，為電感電容(LC)濾波器充電。當Q1關斷時，Q2導通，此刻電流經(jīng)過它供給給負載。在此期間，渡過電感的電流減小，使LC濾波器放電。當兩顆MOSFET都關斷時，低邊MOSFET供給額定功能，即經(jīng)過本體二極管對開關節(jié)點電壓來鉗位，以避免高邊晶體管首要關斷時開關電壓(VSW)升至太高的負值。開關節(jié)點電壓被LC輸出段弄得更平順，然后在輸出端發(fā)生穩(wěn)壓直流電壓。兩顆MOSFET被同步操控以避免擊穿(shoot-through)，而當高邊及低邊MOSFET一起處于導通狀況時，發(fā)生直接對地短路，會發(fā)生擊穿景象。高邊MOSFET導通時刻決議了電路的占空比(duty cycle)。假如占空比等于1，那么高邊MOSFET在全部占空比均處于導通狀況，輸出電壓等于輸入電壓。占空比為0.1表明高邊MOSFET僅有10%時刻導通，發(fā)生的輸出電壓約為輸入電壓的10%。

在實踐的電路規(guī)劃中能夠了解降壓變換器功率損耗受多種要素影響，包括功率MOSFET輸出段、操控器/驅動器、反應回路及變換器自身的布線。大多數(shù)降壓變換器規(guī)劃的占空比小于0.5，而核算機及服務器商場的降壓變換器標準占空比是0.1至0.2。規(guī)劃平臺正轉向更高開關頻率，能夠減小變換器尺度及外形因數(shù)。一起，變換器有必要供給更高功能及更高能效。輸出段功能大幅影響降壓變換器全體功能。因而，主要的是對于特定運用優(yōu)化電感及電容挑選。

下面咱們來說一說關于同步降壓變換器的輸出段由電感及電容構成。它儲存及為負載供給能量，使開關節(jié)點電壓變得平順以發(fā)生穩(wěn)定輸出電壓。電感挑選直接影響電感電流中的電流紋波的量，以及降壓變換器自身的電流才能。不一樣制作商制作的電感在材料及電感值方面會有區(qū)別，公役一般為±20%。電感包括固有的直流阻抗(即DCR)，會影響輸出段的功能。將DCR降至最低，即提高變換器的全體功能。關于請求大負載電流的運用而言，主張?zhí)暨x帶低DCR的電感。電感值較低的電感DCR也較低，但在電感與紋波電流之間有折衷;電感越低，流過電感的紋波電流越大。有必要達到最低電感，以契合特定運用電路的紋波電流請求。輸出電容直接影響變換器輸出電壓、輸出反應回路的呼應時刻，以及負載電流改變時呈現(xiàn)的輸出電壓過沖的量。直流輸出端存在紋波電壓，由于流過電感及電容的電流上升及降低。添加電容會減小存在的紋波電壓的量。但是，在電容與輸出回答之間存在折衷。添加電容減小輸出電壓紋涉及輸出電壓過沖，但延長了使輸出電壓回路回答負載改變所需的時刻。因而，有必要思考最小電容，以契合變換器的紋波電壓及電壓過沖請求，一起保持足以疾速回答負載改變的反應回路。電容也包括寄生串行電阻，也即是等效串行電阻(ESR)。ESR影響輸出電壓紋涉及變換器全體能效。因而，規(guī)劃人員正轉向低ESR規(guī)劃。外表貼裝陶瓷電容在請求高功能、小外形因子的體系中正變得盛行。運用并行的多顆電容使規(guī)劃人員能夠供給體系請求的電容，一起大幅減小等效的ESR。

咱們在規(guī)劃降壓變換器輸出段時，主張從電感開始。最小電感依據(jù)方針紋波電流及其它運用電路標準來核算。一旦挑選好了電感，就能夠斷定最小電容。在電感與紋波電流之間存在折衷。方針紋波電流越少，就相當于最小電感越大。為了最佳化輸出濾波器功能，主張設定20%至40%的方針電感紋波電流。需要核算最大ESR及最小電容，然后在高邊MOSFET關斷時保持穩(wěn)壓轉出電壓，以及將輸出電壓上存在的紋波的量降至最低。輸出電壓紋波能夠表達為峰值-峰值電壓，或者以電容電壓比(CVR)的方式來表述。輸出電容值及ESR越大，輸出回答負載改變所需閱歷的時刻就越長。ESR也影響輸出電壓紋波。

在LC的規(guī)劃中能夠說當高邊MOSFET導通時，流過電感及電容的電流添加，輸出電壓也添加。當高邊MOSFET關斷時，流過電感及電容的電流降低，輸出電壓也降低。為了供給穩(wěn)定輸出電壓，轉出電流添加的量有必要等于電容電流減小的量。因而，流過電容的穩(wěn)態(tài)電流為0A。除了顧及輸出紋波電壓及電感紋波電壓對輸出電容的影響，也有必要顧及輸出段的瞬時負載回答才能。同步降壓變換器有必要能夠回答負載電流改變，一起保持穩(wěn)壓輸出電壓。當負載電流從較高值變?yōu)檩^低值時，輸出電壓將暫時添加，直到變換器能夠調(diào)理占空比，以使輸出電壓返回至它的穩(wěn)壓值。此暫時輸出電壓添加稱作輸出電壓過沖。當負載從最大負載過渡到空載時，就呈現(xiàn)最壞狀況過沖。輸出電容有必要能夠處理此瞬時條件。輸出電壓瞬時回答與輸出電壓紋波之間存在折衷。此兩項要素有必要平衡取舍以滿意特定運用需要。挑選電容時一個好的經(jīng)驗法則是挑選值比核算的最小電容高起碼20%的輸出電容，然后顧及到電壓公役。降壓變換器輸出濾波器規(guī)劃影響輸出電流紋波、輸出電壓紋波、輸出電壓過沖以及反應回路的瞬時回答。元件挑選也影響變換器的能效。影響同步降壓變換器能效的最大要素是輸出電感挑選。電感值及DCR都會大幅影響功能。

由以上咱們能夠得出的結論是：在本電路規(guī)劃中同步降壓電源模塊變換器的輸出段在變換器功能方面表現(xiàn)主要作用。為了達到方針紋波電流、輸出紋波電壓及輸出過沖，有必要挑選逾越最小電感值和最小電容值的電感和電容。當對于特定運用挑選電感及電容時，還有必要顧及其它要素。輸出段能夠經(jīng)過對于它將作業(yè)的特定運用標準來規(guī)劃而最佳化。電感值在輸出紋波電流以及變換器的能效功能方面表現(xiàn)主要作用。此外，輸出電容較高時，輸出電壓紋波也會改進。變換器的能效受運用的電感的DCR大幅影響。電感與電感飽和電流之間存在折衷。因而，為了契合或逾越紋波電流請求，電感有必要大于核算的最小電感值，而電感飽和電流有必要大于最大負載時變換器的峰值電流。電容也在同步降壓變換器功能方面表現(xiàn)主要作用。輸出電容直接影響電壓紋波的量及輸出段的電壓過沖。但是，電容對變換器的能效功能的影響極小。

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