Q1:我們在使用中需要用到12V的電源,,但使用的蓄電池會在12V上下波動,曾看到一篇文章介紹有三種方法解決此類問題:1.串并聯(lián)電池2.使用升降壓配置3.SEPIC配置,也就是采用兩個耦合電感的開關(guān)電源。前面兩種都好理解,,SEPIC配置到底為何意?
A1:SEPIC(Single Ended Primary Inductance Converter)是可以不用耦合電感的,,兩個獨立的電感也可,。它是通過兩個電感分別的蓄能而達(dá)到輸出電壓可大于或小于輸入電壓的。
Q2:目前的開關(guān)電源IC輸出功率一般不超過150W,,是不是可以用兩個IC復(fù)合工作輸出300W,?我試過線路要很復(fù)雜,有沒有簡單的電路,?
A2:通用的PWM控制IC只輸出一路PWM方波或者兩路互補的PWM方波,;多相PWM控制IC輸出二到四路順序相位PWM方波,輸出方式為多路并聯(lián)輸出,,優(yōu)點是輸出紋波幅值較小(多相分電流,,輸出濾波器參數(shù)較小)、頻率較高(多相頻率疊加),、效率較高,。
Q3:我公司開發(fā)的手持儀表帶有微型打印機,打印機工作時電流達(dá)到1.5A以上,,而平時電流只有20~30mA。按1.5A設(shè)計的電源,,在小電流下效率很低,,如何解決這一問題?
A3:目前的高集成度DC/DC IC電源可以提供1.5A 的輸出電流, 同時在負(fù)載較輕時可從正常的PWM工作模式自動切換到BURST模式,。這一功能可以很好地兼顧滿載運行和輕載運行的不同要求,。
Q4:隨著開關(guān)電源技術(shù)的不斷發(fā)展,競爭也日趨激烈。請問該如何滿足低空載損耗,,低成本的要求,?
A4:Linear的許多DC-DC芯片帶有業(yè)界極低的靜態(tài)電流和輕載功耗. 并且它們大多可工作在很高開關(guān)頻率下并帶有很小尺寸. 因此可選用低值電感和電容, 從而導(dǎo)致電源整體成本降低和尺寸減小.
Q5:以Linear公司LT1083系列為例,在adj端和out端連接不同的電阻可以得到相應(yīng)的輸出,。 關(guān)于這兩個電阻值是否有規(guī)定,?我在Linear公司網(wǎng)站上并未查到,理論上這兩個電阻越大,,則在電阻上浪費的功率越小,,是否應(yīng)該選擇較大的電阻?但是實際使用中我看到的例子中電阻值都不是很大,,請問這是為什么,?有沒有電阻值選擇范圍的指導(dǎo)? 另外我在pspice仿真時發(fā)現(xiàn),,當(dāng)電阻值大到一定程度的時候(我用lt1084的model, out端和adj端的電阻值是10k, adj和地端的電阻為4.4k, 輸出應(yīng)該是1.8v,,但是pspice仿真出來是2.041v),請問是否如此,?為什么,?
A5:LT1083輸出電壓的準(zhǔn)確計算公式是Vout=Vref(1+R1/R2)+50uA×R2. R2 是接地電阻。50uA×R2項是考慮ADJ端偏置電流的影響,,在R2較大時不能忽略,。以R1=10K, R2=4.4K計算,,Vout=2.02V,,非常接近仿真結(jié)果。實際應(yīng)用時,,R2阻值最好小于:Vout×1%/50uA,,然后確定R1。
Q6:請教switch regulator 和linear regulator的區(qū)別及各自應(yīng)用的場合,。
A6:很多有關(guān)電源的書籍在這方面都有詳盡的論述,。概括地講,linear regulator 的調(diào)整管工作在線性狀態(tài),,根據(jù)負(fù)載的變化情況來調(diào)節(jié)自身的內(nèi)電阻從而穩(wěn)定輸出電壓,。它只能做降壓轉(zhuǎn)換,電路簡單,,噪聲低,,轉(zhuǎn)換效率可以簡單地看作輸出與輸入電壓之比,一般用于低壓差,,小功率的場合,。switch regulator調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài),,通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通和關(guān)斷的時間比例穩(wěn)定輸出電壓,可靈活實現(xiàn)電壓的大小和極性的不同轉(zhuǎn)換,。良好的設(shè)計可實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)換效率,,電路相對復(fù)雜,存在開關(guān)噪聲,。在linear regulator不適用的場合都可以應(yīng)用,。
Q7:高精度ADC的電源供電較一般數(shù)字電路要求高得多,而現(xiàn)在系統(tǒng)中往往只有DC-DC轉(zhuǎn)換器,,它的輸出電壓也都為標(biāo)準(zhǔn)電壓,、+5V等,但紋波和噪聲都較線性穩(wěn)壓器大,。那么如何才能效率和性能兼得呢,?
A7:首先, 有三種技術(shù)方案可供選擇, 線性電源, 開關(guān)電容方案, 開關(guān)電感方案。這三種方案之間存在效率和噪聲的折衷,。系統(tǒng)設(shè)計師需要根據(jù)實際情況作出自己的權(quán)衡,。對于開關(guān)電感方案, 首先要保證電源工作在一個良好的狀態(tài)。這可以通過元器件選擇, PCB布線和電源的動態(tài)特性設(shè)置來實現(xiàn),。其次可以通過選擇適當(dāng)?shù)拈_關(guān)頻率來減少由于電源的開關(guān)動作對ADC帶來不良影響,。
Q8:便攜式設(shè)備的輸入電源有時會有很寬的變化范圍,例如一節(jié)鋰電池的變化范圍會在2.7V至4.2V,,三節(jié)堿性電池會有2.4V到4.8V的變化范圍,,如果該設(shè)備還要接受AC適配器輸入的話,上限可能還會高達(dá)7V至8V左右,。對于如此寬范圍的輸入,,要高效地獲得穩(wěn)定的3.3V主系統(tǒng)電源,簡單的boost和buck變換器都無法勝任,。凌特的3440解決了5v以內(nèi)電池輸入的問題,,但仍然不能接受AC適配器輸入,booster+LDO結(jié)構(gòu)中,,LDO的散熱是個很大的問題,,采用變壓器時,線路會顯得過于龐大,,效率也不太理想,。對于這樣的問題,不知專家有何建議,?
A8:如果系統(tǒng)使用單節(jié)鋰電池,,AC適配器的電壓定在5+/-5%的范圍比較好,既能減小鋰電池充電器的損耗,,又能使用低壓的電源變換IC,。如果使用低成本的AC適配器,因調(diào)整率差而使輸出電壓變化范圍大,,則只能增加系統(tǒng)電源變換線路的成本,。SEPIC線路適合這類變換要求,但效率稍差,。
Q9:在設(shè)計小功率反激式電源時,,主變換電路的開關(guān)管用600V的MOSFET導(dǎo)通電阻較小,損耗小,,效率高,,而耐壓余量小,價格便宜,。如果用800V的MOSFET導(dǎo)通電阻較大,,損耗大,效率低,,而耐壓余量大,,價格較貴。如何能設(shè)計效率高而價格合適的小功率反激式的開關(guān)電源,?還有別的模式的同類設(shè)計嗎,?
A9:如采用雙管反激式變換拓?fù)淇梢杂玫碗妷?400V)的MOSFET開關(guān)管,缺點是驅(qū)動復(fù)雜,,多用一只開關(guān)管,。就目前而言,單管反激式因簡單,,成本低仍是小功率開關(guān)電源的首選變換方式,,主開關(guān)管除了MOSFET,也可考慮IGBT,。
Q10:充電泵能提供12V的充電電壓嗎,?
A10:普通的電荷泵好象不能直接從2.7-5V電壓直接轉(zhuǎn)變成12V,但是可以把一個6V電壓倍壓成12V,,但是噪聲和驅(qū)動能力需要考察,。
Q11:我在設(shè)計一件便攜式產(chǎn)品中,整個產(chǎn)品的功耗是十分重要的指標(biāo),。我想請教一下,,電源轉(zhuǎn)換效率和整個產(chǎn)品低功耗設(shè)計的關(guān)系?在開發(fā)過程中,,為了實現(xiàn)產(chǎn)品低功耗,,開發(fā)工程師所能夠支配的環(huán)節(jié)?
A11: 首先,,我們可以考慮便攜設(shè)備中的功耗分布,。電源功耗常常是總功耗中的一個顯著因素,。所以提高電源效率,減少電源功耗,,對于設(shè)計一個高效率的便攜設(shè)備是非常重要的,。為了得到一個高效率的便攜設(shè)備,設(shè)計工程師要選擇一個低功耗系統(tǒng)設(shè)計方案,,以使系統(tǒng)的自身功耗比較低,,還須認(rèn)真考慮電源的方案,使其既能滿足系統(tǒng)對其提出的各種限制條件,,例如:尺寸大小,,干擾限制,等等,,又能盡量做到高效率,。