电容电感的兼容性直接影响DC-DC电源模块电压转换性能
作为,电源模块www.gztoppower.com.规划工程师的咱们都知道消费类电子职业运用最遍及的变换器之一是DC-DC降压变换器。简而言之，同步降压变换器用于将电压从较高的电平降至较低的电平。随着业界转向更高功能的平台，电源变换器的能效变成规划的一项要害思考要素。因而，主要的是了解同步降压变换器的基础知识，以及如何恰本地挑选电路元件。
本来依据书本上的概念来说同步降压变换器的概念简单，它发生低于输入电压的稳压电压，能够供给大电流，一起将功率损耗降至最低。同步降压变换器包括2颗功率MOSFET、1颗输出电感及1颗输出电容。此特定降压拓扑结构的称号来源于它的2颗功率MOSFET的操控方法；导通/关断(on/off)操控被同步，以供给经过稳压的输出电压，并避免2颗MOSFET一起导通。
同步降压变换电路图显现来说，咱们能够了解到高边MOSFET(Q1)直接连接至电路的输入电压。当Q1导通时，电流经过它供给给负载。在此期间，低边MOSFET(Q2)关断，流过电感的电流添加，为电感电容(LC)滤波器充电。当Q1关断时，Q2导通，此刻电流经过它供给给负载。在此期间，渡过电感的电流减小，使LC滤波器放电。当两颗MOSFET都关断时，低边MOSFET供给额定功能，即经过本体二极管对开关节点电压来钳位，以避免高边晶体管首要关断时开关电压(VSW)升至太高的负值。开关节点电压被LC输出段弄得更平顺，然后在输出端发生稳压直流电压。两颗MOSFET被同步操控以避免击穿(shoot-through)，而当高边及低边MOSFET一起处于导通状况时，发生直接对地短路，会发生击穿景象。高边MOSFET导通时刻决议了电路的占空比(duty cycle)。假如占空比等于1，那么高边MOSFET在全部占空比均处于导通状况，输出电压等于输入电压。占空比为0.1表明高边MOSFET仅有10%时刻导通，发生的输出电压约为输入电压的10%。
在实践的电路规划中能够了解降压变换器功率损耗受多种要素影响，包括功率MOSFET输出段、操控器/驱动器、反应回路及变换器自身的布线。大多数降压变换器规划的占空比小于0.5，而核算机及服务器商场的降压变换器标准占空比是0.1至0.2。规划平台正转向更高开关频率，能够减小变换器尺度及外形因数。一起，变换器有必要供给更高功能及更高能效。输出段功能大幅影响降压变换器全体功能。因而，主要的是对于特定运用优化电感及电容挑选。
下面咱们来说一说关于同步降压变换器的输出段由电感及电容构成。它储存及为负载供给能量，使开关节点电压变得平顺以发生稳定输出电压。电感挑选直接影响电感电流中的电流纹波的量，以及降压变换器自身的电流才能。不一样制作商制作的电感在材料及电感值方面会有区别，公役一般为±20%。电感包括固有的直流阻抗(即DCR)，会影响输出段的功能。将DCR降至最低，即提高变换器的全体功能。关于请求大负载电流的运用而言，主张挑选带低DCR的电感。电感值较低的电感DCR也较低，但在电感与纹波电流之间有折衷;电感越低，流过电感的纹波电流越大。有必要达到最低电感，以契合特定运用电路的纹波电流请求。输出电容直接影响变换器输出电压、输出反应回路的呼应时刻，以及负载电流改变时呈现的输出电压过冲的量。直流输出端存在纹波电压，由于流过电感及电容的电流上升及降低。添加电容会减小存在的纹波电压的量。但是，在电容与输出回答之间存在折衷。添加电容减小输出电压纹涉及输出电压过冲，但延长了使输出电压回路回答负载改变所需的时刻。因而，有必要思考最小电容，以契合变换器的纹波电压及电压过冲请求，一起保持足以疾速回答负载改变的反应回路。电容也包括寄生串行电阻，也即是等效串行电阻(ESR)。ESR影响输出电压纹涉及变换器全体能效。因而，规划人员正转向低ESR规划。外表贴装陶瓷电容在请求高功能、小外形因子的体系中正变得盛行。运用并行的多颗电容使规划人员能够供给体系请求的电容，一起大幅减小等效的ESR。
咱们在规划降压变换器输出段时，主张从电感开始。最小电感依据方针纹波电流及其它运用电路标准来核算。一旦挑选好了电感，就能够断定最小电容。在电感与纹波电流之间存在折衷。方针纹波电流越少，就相当于最小电感越大。为了最佳化输出滤波器功能，主张设定20%至40%的方针电感纹波电流。需要核算最大ESR及最小电容，然后在高边MOSFET关断时保持稳压转出电压，以及将输出电压上存在的纹波的量降至最低。输出电压纹波能够表达为峰值-峰值电压，或者以电容电压比(CVR)的方式来表述。输出电容值及ESR越大，输出回答负载改变所需阅历的时刻就越长。ESR也影响输出电压纹波。
在LC的规划中能够说当高边MOSFET导通时，流过电感及电容的电流添加，输出电压也添加。当高边MOSFET关断时，流过电感及电容的电流降低，输出电压也降低。为了供给稳定输出电压，转出电流添加的量有必要等于电容电流减小的量。因而，流过电容的稳态电流为0A。除了顾及输出纹波电压及电感纹波电压对输出电容的影响，也有必要顾及输出段的瞬时负载回答才能。同步降压变换器有必要能够回答负载电流改变，一起保持稳压输出电压。当负载电流从较高值变为较低值时，输出电压将暂时添加，直到变换器能够调理占空比，以使输出电压返回至它的稳压值。此暂时输出电压添加称作输出电压过冲。当负载从最大负载过渡到空载时，就呈现最坏状况过冲。输出电容有必要能够处理此瞬时条件。输出电压瞬时回答与输出电压纹波之间存在折衷。此两项要素有必要平衡取舍以满意特定运用需要。挑选电容时一个好的经验法则是挑选值比核算的最小电容高起码20%的输出电容，然后顾及到电压公役。降压变换器输出滤波器规划影响输出电流纹波、输出电压纹波、输出电压过冲以及反应回路的瞬时回答。元件挑选也影响变换器的能效。影响同步降压变换器能效的最大要素是输出电感挑选。电感值及DCR都会大幅影响功能。
由以上咱们能够得出的结论是：在本电路规划中同步降压电源模块变换器的输出段在变换器功能方面表现主要作用。为了达到方针纹波电流、输出纹波电压及输出过冲，有必要挑选逾越最小电感值和最小电容值的电感和电容。当对于特定运用挑选电感及电容时，还有必要顾及其它要素。输出段能够经过对于它将作业的特定运用标准来规划而最佳化。电感值在输出纹波电流以及变换器的能效功能方面表现主要作用。此外，输出电容较高时，输出电压纹波也会改进。变换器的能效受运用的电感的DCR大幅影响。电感与电感饱和电流之间存在折衷。因而，为了契合或逾越纹波电流请求，电感有必要大于核算的最小电感值，而电感饱和电流有必要大于最大负载时变换器的峰值电流。电容也在同步降压变换器功能方面表现主要作用。输出电容直接影响电压纹波的量及输出段的电压过冲。但是，电容对变换器的能效功能的影响极小。
了解更多电源模块信息请点击http://www.gztoppower.com/news/industry.html
广州顶源电子科技有限公司
地 址：广东省广州市天河区科学城敬业三街7号玉树工业园D栋
电 话：020-82019000
传 真：020-82019111
邮 箱：sales@gztoppower.com
网 站：http://www.gztoppower.com
