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分享:關(guān)于DC/DC轉(zhuǎn)換器的10個(gè)經(jīng)典問答

 

說實(shí)話,以前說起理光真的幾乎不曉得他們做什么產(chǎn)品,跟世強(qiáng)合作了,才曉得這家公司的很多產(chǎn)品還是挺牛的。昨天世強(qiáng)的FAE給我們部門的新人做了個(gè)電源技術(shù)培訓(xùn),學(xué)到了很多新的東東。從他們那兒拿到一些文檔,這里分享些比較basic的東西——DC轉(zhuǎn)換器的10個(gè)問答,是設(shè)計(jì)中最常用到的基本概念,尤其是對(duì)我們菜鳥理解相關(guān)概念很有幫助。   

里面很多是以理光微電子的DC/DC轉(zhuǎn)換器作為問答的例子,其中提到的一些技術(shù)概念,感覺比較獨(dú)特,不知道是否已經(jīng)是很多方案的主流啊?比如PWMVFM(變頻調(diào)制)結(jié)合可切換,頻率可切換電源功能、振鈴開關(guān)。。。這些研究生時(shí)期接觸功率器件真木有接觸過,大家怎么看?  

Q1:  什么是PWM 控制和 VFM 控制? 

A1:  理光的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器可使用 PWM 控制或 VFM 控制。PWM 是脈沖寬度調(diào)制的縮寫,VFM 是可變頻率調(diào)制的縮寫。為實(shí)現(xiàn)最佳應(yīng)用,某些產(chǎn)品可以在兩種控制類型中切換,切換方式包括通過 MODE 引腳手動(dòng)切換以及自動(dòng)切換。 

PWM  VFM組合可切換的產(chǎn)品,還有哪些家有這樣子的功能?VFM貌似用的比較少)   

Q2: 什么是欠壓鎖定功能(UVLO)? 

A2: 為了更穩(wěn)定的工作,某些 DC/DC 轉(zhuǎn)換器具有 UVLO(欠壓鎖定)功能。電源開啟后,UVLO 功能使內(nèi)部電路處于待機(jī)狀態(tài),直到DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸入電壓(VIN)達(dá)到 UVLO 電壓,以此來減少消費(fèi)電流并避免誤操作。   

Q3: 是否需要輸出晶體管? 

A3: 理光的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器分為帶有內(nèi)置輸出晶體管和不帶內(nèi)置輸出晶體管兩種。前者有一個(gè) Lx 引腳,后者有一個(gè) EXT 引腳,分別稱為DC/DC 轉(zhuǎn)換器和 DC/DC 控制器。(如果單個(gè)產(chǎn)品上同時(shí)包含兩種類型,則它被稱為 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。) 

使用外接輸出晶體管時(shí),請(qǐng)使用功率 MOS FET。如果更注重高負(fù)載時(shí)的效率,請(qǐng)使用帶有低導(dǎo)通電阻的 MOS FET,如果更注重低負(fù)載時(shí)的效率,請(qǐng)使用柵極電容較小的 MOS FET。請(qǐng)使用最大漏電流高于最大電感線圈電流(ILmax)的 MOS FET。(以下所示的R1210N系列推薦使用雙極晶體管。)

 


Q4: 輸出電壓設(shè)定

A4: 理光的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器有兩種類型,一種是芯片內(nèi)部設(shè)定輸出電壓,另一種為可通過外接晶體管來設(shè)定輸出電壓。芯片內(nèi)部設(shè)定輸出電壓的轉(zhuǎn)換器有一個(gè) VOUT 引腳,外部可調(diào)節(jié)產(chǎn)品則還有一個(gè) VFB 引腳。使用外部可調(diào)型產(chǎn)品時(shí),請(qǐng)根據(jù)相位補(bǔ)償和噪聲干擾等情況來選擇元件。

 

   

Q5: 軟啟動(dòng)功能 

A5: 電源開啟后,當(dāng)輸入電壓(VIN)達(dá)到最小工作電壓和 UVLO 電壓時(shí),軟啟動(dòng)功能啟動(dòng),以此來防止 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的突然啟動(dòng)(會(huì)導(dǎo)致浪涌電流的產(chǎn)生和輸出電壓的波動(dòng))。 

通過指定啟動(dòng)時(shí)間(軟啟動(dòng)時(shí)間),DC/DC 轉(zhuǎn)換器以漸進(jìn)的方式啟動(dòng)。軟啟動(dòng)時(shí)間在芯片內(nèi)部設(shè)定,但如后文的開關(guān)最大占空比設(shè)定所述,有些產(chǎn)品中可以由外部進(jìn)行設(shè)定。   

Q6: 開關(guān)最大占空比

 A6: 某些產(chǎn)品允許通過連接至 DTC 引腳和 VREFOUT 引腳的電容和電阻,從外部進(jìn)行開關(guān)最大占空比的設(shè)定。軟啟動(dòng)功能也可從外部設(shè)定。    

Q7: 保護(hù)電路(鎖定型/復(fù)位保護(hù)型/短路限流型) 

A7: 各個(gè)保護(hù)電路類型中過流保護(hù)的操作 理光 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中有三種保護(hù)電路,即,鎖定型、復(fù)位型和短路限流型。 

如果在高負(fù)載等情況下錯(cuò)誤持續(xù)了一段指定的時(shí)間(保護(hù)時(shí)延),鎖定保護(hù)電路會(huì)將功率 MOS 鎖定為 OFF 狀態(tài)??梢酝ㄟ^使用 CE 引腳使芯片進(jìn)入待機(jī)模式后再進(jìn)入工作模式,或通過關(guān)閉電源再打開來解除鎖定保護(hù)電路。保護(hù)時(shí)延可通過連接至 DLY 引腳(DELAY 引腳)的電容大小來設(shè)定。 如果在高負(fù)載等情況下錯(cuò)誤持續(xù)了一段指定的時(shí)間(保護(hù)時(shí)延),復(fù)位保護(hù)型電路將重復(fù)觸發(fā)軟啟動(dòng)操作以限制輸出電流。高負(fù)載(會(huì)導(dǎo)致最大占空比)被移除后復(fù)位保護(hù)電路將自動(dòng)解除。保護(hù)時(shí)延在芯片內(nèi)部設(shè)定。 當(dāng)輸出電壓從設(shè)定的輸出電壓值中下降時(shí),短路限流電路會(huì)降低開關(guān)頻率。因此最小 ON 占空比會(huì)降低,電感紋波電流會(huì)增加。于是輸出電流會(huì)降低。錯(cuò)誤清除后該保護(hù)會(huì)自動(dòng)解除

 

  

Q8: 外部相位補(bǔ)償 

A8: 某些 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的相位補(bǔ)償可通過外接元件來設(shè)定。請(qǐng)將外接電容(加速電容)和電阻連接至 AMPOUT 引腳,為這些產(chǎn)品設(shè)定相位補(bǔ)償。    

Q9: 頻率切換電路

 A9: 采用 R1210Nxx1A PWM 控制的 DC/DC 升壓型轉(zhuǎn)換器帶有頻率切換電路。當(dāng)輸出負(fù)載變低時(shí),PWM 控制開關(guān)頻率從 100kHz 降至35kHz。這將使消耗電流減少。   

Q10: 抗振鈴開關(guān) 

A10: 在升壓 PWM DC/DC 轉(zhuǎn)換器間斷模式下電感完成放電后,會(huì)出現(xiàn)振鈴。抗振鈴開關(guān)會(huì)防止振鈴。  

(這個(gè)是開關(guān)電源中常見的紋波問題么?希望能幫助解決麻煩的紋波抑制問題) 


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semira
LV.2
2
2014-08-07 14:10

理光的DCDC芯片很少用到,這些功能特性看起來蠻不錯(cuò)!有適合機(jī)頂盒的ACDC電源方案嗎?價(jià)格必須很便宜哦! 

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nuance
LV.2
3
2014-08-11 18:06
 世強(qiáng)什么時(shí)候把理光微電子也收了?我以前也賣過RICOH家的產(chǎn)品,LDO做得很不錯(cuò),功耗和輸出精度很有優(yōu)勢,電池供電應(yīng)用(包括便攜式電子、醫(yī)療保健、工業(yè)的4表……,可惜好產(chǎn)品宣傳做得不太到位) 
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累格
LV.2
4
2014-08-14 17:29
借樓主寶地,關(guān)于DCDC的器件選擇幫建議下:我司擬開發(fā)一款新的便攜式設(shè)備,電源使用鋰離子電池4節(jié),需要3.3v和5.5v兩組電壓,電流2A,能有剩余電量指示,鋰離子電池準(zhǔn)備以兩串兩并模式,需要DC-DC降壓電路。有熟悉的么?請(qǐng)各位推薦合適的IC,效率要高 
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blizarde
LV.3
5
2014-08-19 16:39
@nuance
 世強(qiáng)什么時(shí)候把理光微電子也收了?我以前也賣過RICOH家的產(chǎn)品,LDO做得很不錯(cuò),功耗和輸出精度很有優(yōu)勢,電池供電應(yīng)用(包括便攜式電子、醫(yī)療保健、工業(yè)的4表……,可惜好產(chǎn)品宣傳做得不太到位[圖片]) 
是的,理光世強(qiáng)代理的新產(chǎn)品線。4樓上應(yīng)用應(yīng)該可以用理光的R1224N,世強(qiáng)的FAE正好分享了一個(gè)類似的應(yīng)用案例,與我們的應(yīng)用很類似。
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jiakecong
LV.2
6
2014-08-21 15:36
@blizarde
是的,理光世強(qiáng)代理的新產(chǎn)品線。4樓上應(yīng)用應(yīng)該可以用理光的R1224N,世強(qiáng)的FAE正好分享了一個(gè)類似的應(yīng)用案例,與我們的應(yīng)用很類似。
 PWM+PFM(脈沖頻率調(diào)制)的用過,類似,在負(fù)載功率降低時(shí)自動(dòng)切換到后一種模式以降低電源本身的功耗。 
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hjgo
LV.2
7
2014-08-25 14:49
話說電源在負(fù)載變化調(diào)整開關(guān)頻率對(duì)于降低功耗是很不錯(cuò),但不知道對(duì)變壓器、EMC濾波的設(shè)計(jì)會(huì)不會(huì)有影響?!另外,樓主理光有汽車級(jí)的產(chǎn)品嗎? 
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blizarde
LV.3
8
2014-08-27 14:51
@hjgo
話說電源在負(fù)載變化調(diào)整開關(guān)頻率對(duì)于降低功耗是很不錯(cuò),但不知道對(duì)變壓器、EMC濾波的設(shè)計(jì)會(huì)不會(huì)有影響?!另外,樓主理光有汽車級(jí)的產(chǎn)品嗎? 

我們就是做汽車后裝市場的哦,據(jù)說Ricoh在Tier1的汽車客戶中都有designwin。工廠通過ISO/TS16949認(rèn)證,汽車級(jí)產(chǎn)品均通過AEC-Q100認(rèn)證。汽

車級(jí)的電源管理產(chǎn)品包括:

LDO:低至1uA消耗電流           

 1.0%精度            

36V輸入電壓

 Watchdog+電壓檢測 

Watchdog+LDO+電壓檢測 

DC/DC:升壓型及降壓型DC/DC         

USB開關(guān) 

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snik
LV.2
9
2014-09-05 15:32
學(xué)習(xí)了!
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xiaohuan1
LV.1
10
2014-10-22 13:25
@snik
學(xué)習(xí)了!
理光的電源方面做得還不錯(cuò)。
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