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DC/DC轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程及數(shù)據(jù)通訊、計(jì)算機(jī)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、工業(yè)儀器儀表、軍事、航天等領(lǐng)域,涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,DC/DC轉(zhuǎn)換器在低功率范圍內(nèi)的增長(zhǎng)率大幅度提高,其中6W~25WDC/DC轉(zhuǎn)換器的增長(zhǎng)率最高,這是因?yàn)樗鼈兇罅坑糜谥绷鳒y(cè)量和測(cè)試設(shè)備、計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和軍事通訊系統(tǒng)。由于微處理器的高速化,DC/DC轉(zhuǎn)換器由低功率向中功率方向發(fā)展是必然的趨勢(shì),所以251W~750W的DC/DC轉(zhuǎn)換器的增長(zhǎng)率也是較快的,這主要是它用于服務(wù)性的醫(yī)療和實(shí)驗(yàn)設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備、遠(yuǎn)程通訊設(shè)備、多路通信及發(fā)送設(shè)備,DC/DC轉(zhuǎn)換器在遠(yuǎn)程和數(shù)字通訊領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
DC/DC轉(zhuǎn)換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵、列車、電動(dòng)車的無級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制具有加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約20%~30%的電能。直流斬波器不僅能起到調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。
電感降壓式DC/DC轉(zhuǎn)換器原理框圖
圖中,VIN為輸入電壓,VOUT為輸出電壓,L為儲(chǔ)能電感,VD為續(xù)流二極管二極管,C為濾波電容濾波電容,R1、R2為分壓電阻電阻,經(jīng)分壓后產(chǎn)生誤差反饋信號(hào)FB(MOSET),也可采用P溝道場(chǎng)效應(yīng)管,當(dāng)然也可用NPN型晶體管晶一般采用P溝道場(chǎng)效應(yīng)管居多。
降壓式DC/DC轉(zhuǎn)換器的基本工作原理是:V開關(guān)管在控制電路的控制下工作在開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),F(xiàn)IN電壓經(jīng)開關(guān)管S、D極、儲(chǔ)能電感L和電容C構(gòu)成回路,充電電流不但在C兩端建立直流電壓,而且在儲(chǔ)能電感L上產(chǎn)生左正、右負(fù)的電動(dòng)勢(shì);開關(guān)管截止期間,由于儲(chǔ)能電感L中的電流不能突變,所以,L通過自感產(chǎn)生右正、左負(fù)的脈沖電壓。于是,L右端正的電壓→濾波電容C一續(xù)流二極管VD→L左端構(gòu)成放電回路,放電電流繼續(xù)在C兩端建立直流電壓,C兩端獲得的直流電壓為負(fù)載供電。因此,降壓式DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的輸出電壓不但波紋小,且開關(guān)管的反峰電壓低。
1. 根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品
在選擇產(chǎn)品之前要明確知道自己的切實(shí)需求,否則選用的產(chǎn)品不能充分體現(xiàn)其使用價(jià)值,實(shí)際上是增加了設(shè)計(jì)和材料成本。
2. 選型必須符合電源的發(fā)展趨勢(shì)
最好是選用符合電源發(fā)展趨勢(shì)的產(chǎn)品,這種轉(zhuǎn)換器一般更能符合用戶的需求,同時(shí)為一種模塊多個(gè)用途打下良好的基礎(chǔ);另外該類轉(zhuǎn)換器技術(shù)應(yīng)比較成熟、可靠性高、價(jià)格相對(duì)合理、貨源比較充足,產(chǎn)品生命周期也比較長(zhǎng)。如果選擇非主流產(chǎn)品,以后在采購(gòu)、生產(chǎn)和維護(hù)中會(huì)出現(xiàn)一系列的問題,會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性和競(jìng)爭(zhēng)力。
3. 新系列的選型必須慎重,應(yīng)兼顧標(biāo)準(zhǔn)封裝和可靠性問題
轉(zhuǎn)換器的可靠性總是處于第一位的,在新系列選型時(shí)要對(duì)轉(zhuǎn)換器的可靠性進(jìn)行充分論證和測(cè)試,可靠性不能保證的產(chǎn)品即使價(jià)格再低也是不值得考慮的。另外還應(yīng)該考慮轉(zhuǎn)換器的封裝和功能是否是兼容的,如果該轉(zhuǎn)換器封裝和功能很特殊,沒有其它品牌的產(chǎn)品與之兼容,使用這種轉(zhuǎn)換器會(huì)遭受獨(dú)家壟斷所帶來的一切負(fù)面影響。
4. 設(shè)計(jì)合適的應(yīng)用電路
充分發(fā)揮轉(zhuǎn)換器的性能需要合適的應(yīng)用電路,沒有應(yīng)用電路的轉(zhuǎn)換器是不能真正滿足用戶的使用要求。另外應(yīng)用電路也要考慮不同品牌轉(zhuǎn)換器的使用情況,最好是一套應(yīng)用電路能夠滿足不同品牌同類轉(zhuǎn)換器的使用要求。在電源板的設(shè)計(jì)中,如果電源板設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中針對(duì)特殊的轉(zhuǎn)換器進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)定型進(jìn)行批量生產(chǎn)或更換另一種轉(zhuǎn)換器時(shí),往往會(huì)造成各個(gè)批次之間的偶發(fā)故障或故障隱患。為了避免設(shè)計(jì)更改,往往在特定的單板上指定特殊的模塊,這樣對(duì)轉(zhuǎn)換器的兼容性設(shè)置了一定的障礙。因此對(duì)電源板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量采用通用和規(guī)范設(shè)計(jì)。
1. 降低熱阻,改善散熱。
2.采用混合集成技術(shù)。
3. 采用扁平變壓器和磁集成技術(shù)。
4.采用高頻化、軟開關(guān)和低壓輸出等技術(shù)。
5.DC/DC控制器向數(shù)字多相發(fā)展。