Part1IntroAndTopologyOverviewcn.pptx
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1、1The World Leader in High Performance Signal Processing Solutions(真正快速实现)DC-DC转换器设计与优化2010年2月演讲人:演讲人:Wayne Rewinkel3“稳定可靠的”DC-DC转换器设计流程u1定义要求定义要求lVin、Vout、Iout、温度、直流误差、交流误差、效率、面积、器件数量、高度、温度、直流误差、交流误差、效率、面积、器件数量、高度、成本、跟踪、软启动、使能、欠压闭锁、电源正常、噪声、同步频率、短路电成本、跟踪、软启动、使能、欠压闭锁、电源正常、噪声、同步频率、短路电流、过压流、过压/欠压欠压u2选择拓
2、扑结构选择拓扑结构l通常显而易见,但可能需要比较多个设计通常显而易见,但可能需要比较多个设计u3计算电源器件的目标值计算电源器件的目标值l利用理想值提供利用理想值提供“实际实际”LC器件规格器件规格 u4选择实际器件的产品型号选择实际器件的产品型号l由于实际值与理想值不同,因此步骤由于实际值与理想值不同,因此步骤3、4需交互操作需交互操作 u5计算散热器件的温升计算散热器件的温升l所有器件的温升和环温之和必须均在安全工作范围内所有器件的温升和环温之和必须均在安全工作范围内l需要达到一定精度,以免过热或尺寸过大需要达到一定精度,以免过热或尺寸过大u6快速响应和快速响应和45度相位裕量的补偿度相位
3、裕量的补偿l稳定性、阶跃响应与尺寸的关系、成本因素的权衡取舍稳定性、阶跃响应与尺寸的关系、成本因素的权衡取舍u7构建原型并验证性能!构建原型并验证性能!4章节u第一部分:第一部分:DC-DC调节器拓扑结构概览调节器拓扑结构概览l线性、线性、LDO、降压、升压、降压、升压、SEPIC、ZETA、反激式与、反激式与CUKu第二部分:线性调节器设计第二部分:线性调节器设计l根据成本、尺寸、噪声和精度要求选择最佳芯片和电容根据成本、尺寸、噪声和精度要求选择最佳芯片和电容l快速完成选型、设计和原型制作的线性设计工具快速完成选型、设计和原型制作的线性设计工具u第三部分:降压转换器设计第三部分:降压转换器设
4、计l成本、尺寸、效率和复杂性的权衡取舍成本、尺寸、效率和复杂性的权衡取舍l快速完成选型、设计和原型制作的线性设计工具快速完成选型、设计和原型制作的线性设计工具u第四部分:第四部分:AdIsimPowerl几秒钟优化调节电压设计(几秒钟优化调节电压设计(LDO和转换开关)和转换开关)l利用控制器分秒间实现降压设计优化利用控制器分秒间实现降压设计优化l用户借助高级设置可设定默认值用户借助高级设置可设定默认值u第五部分:升压转换器设计第五部分:升压转换器设计l成本、尺寸、效率和复杂性的权衡取舍成本、尺寸、效率和复杂性的权衡取舍l快速完成选型、设计和原型制作的线性设计工具快速完成选型、设计和原型制作的
5、线性设计工具u第六部分:第六部分:SEPIC转换器设计转换器设计lADI首款首款SEPIC设计工具简介设计工具简介u第七部分:电源系统管理第七部分:电源系统管理l监控、时序控制、电流监控和热插拔监控、时序控制、电流监控和热插拔u第八部分:升降压设计示例第八部分:升降压设计示例 l反相、反相、+/-Voutu问答问答5常用及误用的术语u异步与同步异步与同步u同步同步u正激正激u降压降压/升压升压/降压降压-升压升压u连续连续(CCM)与不连续与不连续(DCM)u脉宽调制脉宽调制/COT/迟滞迟滞/脉冲频率调制脉冲频率调制u纹波电压纹波电压 u纹波电流纹波电流 u负载阶越负载阶越u右半平面零点右半
6、平面零点u电流模式与电压模式控制电流模式与电压模式控制6u线性线性 u转换开关转换开关l伏秒平衡伏秒平衡u降压降压l异步异步/同步同步l正激正激 lZetau升压升压l异步异步u升降压升降压l反激式反激式l反相反相lSEPIClCuk第一部分:拓扑结构概览7拓扑结构#1:线性/LDOu最常用最常用uVout Vinu传输晶体管传输晶体管BJT或或FET u+通常成本最低通常成本最低u+最佳小信号电源抑制比最佳小信号电源抑制比u+最佳大信号电源抑制比最佳大信号电源抑制比u+产生的噪声最低产生的噪声最低u+压降可以很小压降可以很小u-通常效率很低通常效率很低u-Iout 远小于远小于1A时最常用时
7、最常用u-Loss=Iout*(Vin-Vout)+Ibias*Vin8开关基础占空比uD是用于计算损耗的变量是用于计算损耗的变量l假设假设T上升上升=T下降下降=空载时间空载时间=0u占空比得自稳态:占空比得自稳态:lD=Ton/TpdlTpd=Ton+TofflD=Ton/(Ton+Toff)u重要但不是太有用l伏秒平衡要求:伏秒平衡要求:Von*Ton=Voff*Toffl整理后:整理后:Toff/Ton=Von/Voffl由上式反转由上式反转D:1/D=(Ton+Toff)/Ton=1+Toff/Tonl1/D=1+Von/Voff=(Voff+Von)/VofflD=Voff/(Vo
8、n+Voff)u通过检查可写出Du适用于任何拓扑结构9开关基础电感uV/L=dI/dTl定义电感:定义电感:L=V*dT/dIl电感两端的电感两端的Vdc会引起电流增大会引起电流增大l稳态下稳态下Vdc必须始终为必须始终为010开关基础电容uI/C=dV/dTl定义电容:定义电容:C=I*dT/dVl流入电容的稳态电流会引起电容电压上升流入电容的稳态电流会引起电容电压上升l稳态下稳态下Idc必须始终为必须始终为0l单周期稳态:单周期稳态:Iin*dTon=Iout*dToff11拓扑结构:异步降压转换器uVout IinuSW1可以是可以是BJT或或FETu-常用于常用于Iout小于小于3A时
9、时u-输入电流不连续输入电流不连续u+输出纹波电流低输出纹波电流低12适用于异步降压转换器的ADI器件集成水平集成水平控制技术控制技术开关频率开关频率输入电压输入电压ADP1864控制+驱动电流模式580kHz3.15V至14VADP2301控制+驱动+1.2A 功率开关电流模式700kHz、1.4MHz3.0V至20VADP3050控制+驱动+1A 功率开关电流模式200kHz3.6V至30VADP1111控制+驱动+1A 功率开关可选通振荡器72kHz2V至30V13拓扑结构:带纹波滤波器的异步降压转换器u可增加输出滤波器,以减少纹波和尖峰可增加输出滤波器,以减少纹波和尖峰u要求通过良好布
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