DC-DC, DC-DC降壓恒壓限流

DC-DC概述

DC-DC是一種在直流電路中將一個(gè)電壓值的電能變?yōu)榱硪粋€(gè)電壓值的電能的裝置，其采用微電子技術(shù)，把小型表面安裝集成電路與微型電子元器件組裝成一體而構(gòu)成。

DC-DC性能

1.輸入輸出端的電壓均為平滑直流,無(wú)交流諧波分量

2.輸出阻抗為零

3.快速動(dòng)態(tài)響應(yīng),抑制能力強(qiáng)

4.高效率小型化

DC-DC降壓(Buck)電路恒壓限流原理

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以及消費(fèi)類電子設(shè)備的廣泛使用，對(duì)高效直流電源變換(DC-DC)的研究與應(yīng)用成為日益重要的課題。DC-DC電路以其優(yōu)異的特性，在大多數(shù)消費(fèi)類電子設(shè)備中，替代了線性電源變換線路成為了主要應(yīng)用對(duì)象。本文針對(duì)DC-DC Buck電路，簡(jiǎn)析其電壓和電流的控制原理。

DC-DC電路分為電壓模式和電流模式控制兩種類型，基本原理都是誤差放大器的輸出與三角波比較產(chǎn)生PWM，PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率管實(shí)現(xiàn)變換。區(qū)別就是電壓模式的三角波來(lái)自三角波發(fā)生器，電流模式的三角波來(lái)自電感的電流。

關(guān)于電壓模式、電流模式的優(yōu)缺點(diǎn)這里就不展開(kāi)了，下面注意一下每張圖中的圓圈，下面有兩張圖，分別代表兩種模式控制類型的DC-DC芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，紅圈內(nèi)有誤差放大器和誤差放大器的補(bǔ)償端。

電壓模式(TPS40057)：

電流模式(MP2307)：

這些DCDC電路電壓調(diào)節(jié)的基本思路：

輸出端通過(guò)分壓電阻將輸出電壓采樣到FB(VFB)端，也就是反饋端，與基準(zhǔn)電壓對(duì)比后通過(guò)運(yùn)放輸出一個(gè)電壓，與三角波對(duì)比，產(chǎn)生PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率管，實(shí)現(xiàn)電壓的閉環(huán)控制。補(bǔ)償端接RC補(bǔ)償電路，實(shí)現(xiàn)電路快速穩(wěn)定響應(yīng)。

典型應(yīng)用電路(MP2307,輸出3.3V)：

那么問(wèn)題來(lái)了，電流調(diào)節(jié)(限流)怎么實(shí)現(xiàn)？

經(jīng)典的DCDC控制IC TL494 內(nèi)置了倆誤差放大器，實(shí)現(xiàn)電壓和限流的調(diào)節(jié)：

TL494內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖：

TL494 恒壓限流典型應(yīng)用，輸出5V 10A，調(diào)節(jié)R1和R2的比例可以調(diào)節(jié)限流大小，右下角R13 0.1Ω：

一般的DCDC控制芯片，以MP2307為主：

內(nèi)部只有一個(gè)誤差放大器，我們可以外掛一個(gè)，實(shí)現(xiàn)電流的控制，下圖運(yùn)放左側(cè)肖特基陽(yáng)極直接接到MP2307的 6腳，COMP腳，也就是內(nèi)部誤差放大器的輸出端，原有電壓調(diào)節(jié)電路不變，原輸出的負(fù)極變?yōu)橄聢D的OUT-，調(diào)節(jié)下圖電位器可以實(shí)現(xiàn)限流的調(diào)節(jié)。

當(dāng)流過(guò)R2的電流*R2電阻大于運(yùn)放3腳電壓，運(yùn)放將COMP端拉低，占空比變小，電路輸出電壓(電流)降低，直到保持運(yùn)放同相端反相端電壓相等，實(shí)現(xiàn)限流調(diào)節(jié)。

DC-DC功能

一、隔離：

1、噪聲隔離：（模擬電路與數(shù)字電路隔離、強(qiáng)弱信號(hào)隔離）

2、安全隔離：強(qiáng)電弱電隔離\IGBT隔離驅(qū)動(dòng)\浪涌隔離保護(hù)\雷電隔離保護(hù)（如人體接觸的醫(yī)療電子設(shè)備的隔離保護(hù)）

3、接地環(huán)路消除：遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸\分布式電源供電系統(tǒng)

二、電壓變換：

升壓變換\降壓變換\交直流轉(zhuǎn)換（AC/DC、DC/AC）\極性變換（正負(fù)極性轉(zhuǎn)換、單電源與正負(fù)電源轉(zhuǎn)換、單電源與多電源轉(zhuǎn)換）

三、保護(hù)：

短路保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、其它保護(hù)

四、降噪：

采用有源濾波

五、穩(wěn)壓：

交流市電供電\遠(yuǎn)程直流供電\分布式電源供電系統(tǒng)\電池供電

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