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  • 科普:什么是JESD204标准,为什么我们要重视它?

    一种新的转换器接口的使用率正在稳步上升,并且有望成为未来转换器的协议标准。这种新接口JESD204诞生于几年前,其作为转换器接口经过几次版本更新后越来越受瞩目,效率也更高。 随着转换器分辨率和速度的提高,对于效率更高的接口的需求也随之增长。JESD204接口可提供这种高效率,较之其前代互补金属氧化物半导体(CMOS)和低压差分信号(LVDS)产品在速度、尺寸和成本方面更有优势。采用JESD204的设计拥有更快的接口带来的好处,能与转换器更快的采样速率同步。此外,引脚数的减少导致封装尺寸更小,走线布线数更少,从而极大地简化了电路板设计,降低了整体系统成本。该标准可以方便地调整,从而满足未来需求,这从它已经历的两个版本的变化中即可看出。自从2006年发布以来,JESD204标准经过两次更新,目前版本为B。由于该标准已为更多的转换器供应商、用户以及FPGA制造商所采纳,它被细分并增加了新特性,提高了效率和实施的便利性。此标准既适用于模数转换器(ADC)也适用于数模转换器(DAC),初步打算作为FPGA的通用接口(也可能用于ASIC)。 JESD204——它是什么? 2006年4月,JESD204最初版本发布。该版本描述了转换器和接收器(通常是FPGA或ASIC)之间数Gb的串行数据链路。在 JESD204的最初版本中,串行数据链路被定义为一个或多个转换器和接收器之间的单串行通道。图1给出了图形说明。图中的通道代表 M 转换器和接收器之间的物理接口,该接口由采用电流模式逻辑(CML)驱动器和接收器的差分对组成。所示链路是转换器和接收器之间的串行数据链路。帧时钟同时路由至转换器和接收器,并为器件间的JESD204链路提供时钟。 图1. JESD204最初标准。 通道数据速率定义为312.5 Mbps与3.125 Gbps之间,源阻抗与负载阻抗定义为100 Ω ±20%。差分电平定义为标称800 mV峰峰 值、共模电平范围从0.72 V至1.23 V。该链路利用8b/10b编码,采用嵌入式时钟,这样便无需路由额外的时钟线路,也无需考虑相关的高数据速率下传输的数据与额外的时钟信号对齐的复杂性。当JESD204标准开始越来越受欢迎时,人们开始意识到该标准需要修订以支持多个转换器下的多路、对齐的串行通道,以满足转换器日益增长的速度和分辨率。 这种认识促成了JESD204第一个修订版的发布,即JESD204A。此修订版增加了支持多个转换器下的多路对齐串行通道的能力。该版本所支持的通道数据速率依然为312.5 Mbps至3.125 Gbps,另外还保留了帧时钟和电气接口规范。增加了对多路对齐串行通道的支持,可让高采样速率和高分辨率的转换器达到3.125 Gbps的最高支持数据速率。图2以图形表示JESD204A版本中增加的功能,即支持多通道。 图2. 第一版——JESD204A。 虽然最初的JESD204标准和修订后的JESD204A标准在性能上都比老的接口标准要高,它们依然缺少一个关键因素。这一缺少的因素就是链路上串行数据的确定延迟。对于转换器,当接收到信号时,若要正确重建模拟域采样信号,则关键是了解采样信号和其数字表示之间的时序关系(虽然这种情况是针对ADC而言,但DAC的情况类似)。该时序关系受转换器的延迟影响,对于ADC,它定义为输入信号采样边沿的时刻直至转换器输出数字这段时间内的时钟周期数。类似地,对于DAC,延迟定义为数字信号输入DAC的时刻直至模拟输出开始转变这段时间内的 时钟周期数。JESD204及JESD204A标准中没有定义可确定性设置转换器延迟和串行数字输入/输出的功能。另外,转换器的速度和分辨率也不断提升。这些因素导致了该标准的第二个版本——JESD204B。 2011年7月,第二版本标准发布,称为JESD204B,即当前版本。修订后的标准中,其中一个重要方面就是加入了实现确定延迟的条款。此外,支持的数据速率也提升到12.5 Gbps,并划分器件的不同速度等级。此修订版标准使用器件时钟作为主要时钟源,而不是像之前版本那样以帧时钟作为主时钟源。图3表示JESD204B版本中的新增功能。 图3. 第二个(当前)修订版——JESD204B。 在之前的JESD204标准的两个版本中,没有确保通过接口的确定延迟相关的条款。JESD204B修订版纠正了这个问题。通过提供一种机制,确保两个上电周期之间以及链路重新同步期间,延迟是可重现和确定性的。其工作机制之一是:在定义明确的时刻使用SYNC~输入信号,同时初始化所有通道中转换器最初的通道对齐序列。另一种机制是使用SYSREF信号——一种JESD204B定义的新信号。SYSREF信号作为主时序参考,通过每个发射器和接收器的器件时钟以及本地多帧时钟对齐所有内部分频器。这有助于确保通过系统的确定延迟。JESD204B规范定义了三种器件子类:子类0——不支持确定性延迟;子类1——使用SYSREF的确定性延迟;子类2——使用SYNC~的确定性延迟。子类0可与JESD204A链路做简单对比。子类1最初针对工作在500MSPS或以上的转换器,而子类2最初针对工作在500MSPS以下的转换器。 除了确定延迟,JESD204B支持的通道数据速率上升到12.5 Gbps,并将器件划分为三个不同的速度等级:所有三个速度等级的源阻抗和负载阻抗相同,均定义为100 Ω ±20%。第一速度等级与JESD204和JESD204A标准定义的通道数据速率相同,即通道数据电气接口最高为3.125 Gbps。JESD204B的第二速度等级定义了通道数据速率最高为6.375 Gbps的电气接口。该速度等级将第一速度等级的最低差分电平从500 mV峰峰值降为400 mV峰峰值。JESD204B的第三速度等级定义了通道数据速率最高为12.5 Gbps 的电气接口。该速度等级电气接口要求的最低差分电平降低至360 mV峰峰值。随着不同速度等级的通道数据速率的上升,通过降低所需驱动器的压摆率,使得所需最低差分电平也随之降低,以便物理实施更为简便。 为提供更多的灵活性,JESD204B版本采用器件时钟而非帧时钟。在之前的JESD204和JESD204A版本中,帧时钟是JESD204系统的绝对时间参照。帧时钟和转换器采样时钟通常是相同的。这样就没有足够的灵活性,而且要将此同样的信号路由给多个器件,并考虑不同路由路径之间的偏斜时,就会无谓增加系统设计的复杂性。JESD204B中,采用器件时钟作为JESD204系统每个元件的时间参照。每个转换器和接收器都获得时钟发生器电路产生的器件时钟,该发生器电路负责从同一个源产生所有器件时钟。这使得系统设计更加灵活,但是需要为给定器件指定帧时钟和器件时钟之间的关系。 JESD204——为什么我们要重视它? 就像几年前LVDS开始取代CMOS成为转换器数字接口技术的首选,JESD204有望在未来数年内以类似的方式发展。虽然CMOS技术目前还在使用中,但已基本被LVDS所取代。转换器的速度和分辨率以及对更低功耗的要求最终使得CMOS和LVDS将不再适合转换器。随着CMOS输出的数据速率提高,瞬态电流也会增大,导致更高的功耗。虽然LVDS的电流和功耗依然相对较为平坦,但接口可支持的最高速度受到了限制。 这是由于驱动器架构以及众多数据线路都必须全部与某个数据时钟同步所导致的。图4显示一个双通道14位ADC的CMOS、LVDS和CML输出的不同功耗要求。 图4. CMOS、LVDS和CML驱动器功耗比较。 在大约150 MSP至200 MSPS和14位分辨率时,就功耗而言,CML输出驱动器的效率开始占优。CML的优点是:因为数据的串行化,所以对于给定的分辨率,它需要的输出对数少于LVDS和CMOS驱动器。JESD204B接口规范所说明的CML驱动器还有一个额外的优势,因为当采样速率提高并提升输出线路速率时,该规范要求降低峰峰值电压水平。 同样,针对给定的转换器分辨率和采样率,所需的引脚数目也大为减少。表1显示采用200 MSPS转换器的三种不同接口各自的引脚数目,转换器具有各种通道数和位分辨率。在CMOS和LVDS输出中,假定时钟对于各个通道数据同步,使用CML输出时,JESD204B数据传输的最大数据速率为4.0 Gbps。从该表中可以发现,使用CML驱动器的JESD204B优势十分明显,引脚数大为减少。 表1. 引脚数比较——200 MSPS ADC 业内领先的数据转换器供应商ADI预见到了推动转换器数字接口向JESD204(由JEDEC定义)发展的趋势。ADI自从初版JESD204规范发布之时起即参与标准的定义。迄今为止,ADI公司已发布多款输出兼容JESD204和JESD204A的转换器,目前正在开发输出兼容JESD204B的产品。AD9639是一款四通道、12位、170 MSPS/210 MSPS ADC,集成JESD204接口。AD9644和AD9641是14位、80 MSPS/ 155 MSPS、双通道/单通道ADC,集成JESD204A接口。DAC这方面,最近发布的AD9128是一款双通道、16位、1.25 GSPS DAC,集成JESD204A接口。 随着转换器速度和分辨率的提高,对于效率更高的数字接口的需求也随之增长。随着JESD204串行数据接口的发明,业界开始意识到了这点。接口规范依然在不断发展中,以提供更优秀、更快速的方法将数据在转换器和FPGA(或ASIC)之间传输。接口经过两个版本的改进和实施,以适应对更高速度和分辨率转换器不断增长的需求。展望转换器数字接口的发展趋势,显然JESD204有望成为数字接口至转换器的业界标准。每个修订版都满足了对于改进其实施的要求,并允许标准演进以适应转换器技术的改变及由此带来的新需求。随着系统设计越来越复杂,以及对转换器性能要求的提高,JESD204标准应该可以进一步调整和演进,满足新设计的需要。 来源: 亚德诺半导体 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-11-25 关键词: 转换器 数字信号

  • 启动引擎时电压过冲怎么破?这款DC/DC转换器让你的设计“稳”操胜券

    出品 21ic中国电子网 王丽英 网站:21ic.com 近年来,汽车上的电子产品越来越多,耗电也越来越多,传统的燃油车电池和发电机能够提供的电量却没有提升,所以对芯片的低功耗,节能化要求是越来越高了。 传统的燃油汽车上有两个电源,分别是发电机和电池,它们的电压范围一般是10-16V左右,而汽车上电子设备中所使用的芯片,包括MCU、电机驱动、车灯驱动等芯片的工作电压却并不是一样的。这就需要在中间经过一系列的一次电源以及二次电源的转换以满足这些芯片的工作需求。同时,从电池和发电机输出的电压存在较大波动,这就需要负责控制供电的电源IC能同时实现有助于稳定工作的高速响应和有助于节能的高功率转换效率。这对市场上目前的车用供电电源IC是一个挑战。 日前,罗姆公司面向ADAS(高级驾驶辅助系统)相关的传感器、摄像头、雷达、汽车信息娱乐系统及仪表盘等,开发出包括12款机型在内的车载一次DC/DC转换器“BD9P系列”产品。 新产品采用ROHM自有的电源技术“Nano Pulse ControlT”,并采用新型控制方式,同时具备原本存在矛盾关系的高速响应和高效率优势,有效地解决了上述挑战,获得了各车载产品制造商的高度好评。 罗姆上海技术中心的FAE朱莎勤向21ic电子网记者详细讲解了这款新产品所采用的创新技术以及独特优势。 “BD9P系列”可在电池的输入电压波动时稳定工作,与普通产品相比,能够将电压波动时的输出过冲抑制在1/10以内,因此不再需要添加以往作为过冲对策所必需的输出电容器。 另外,新产品通过采用新型控制方式,同时具备了通常被认为存在矛盾关系的高速响应和高效率优势。不仅在高负载时的功率转换效率高达92%(输出电流1A时),而且在轻负载时的功率转换效率也达到85%(1mA时),从轻负载到高负载都实现了非常出色的高效率,这将非常有助于进一步降低行驶时和引擎停止时的功耗。 不仅如此,新产品与连接在它后段的二次DC/DC转换器“BD9S系列”相结合,还可组成高效且高速的车载电源电路。这些方案已经作为ROHM提供的参考设计方案公布在官网上。 基于以上这些创新技术,罗姆公司新推出的车载一次”DC/DC转换器“BD9P系列具有如下 三个主要优势特点: 1. 即使电池电压波动时也不会过冲,可稳定工作 众所周知,汽车引擎发动时,电压波动时比较剧烈的,如果电压过高,可能会导致后面连接负载的芯片过压损坏,为此,在一些设计方案中就会增加过冲电容。而采用罗姆的这款新产品,就可以完全避免这个问题,从而减少过冲电容的使用,降低用户成本。 2. 在更宽的负载电流范围实现高效率,有助于进一步降低应用产品的功耗 同时具备高速响应和高效率优势,这两项通常被认为是矛盾的。采用以往技术的电源IC,为了确保高速响应性能,需要较大的驱动电流,在轻负载时很难同时兼顾高速响应和高效率。 罗姆的新产品搭载了采用新型控制方式的电路,用低于普通产品的驱动电流即可充分实现高速响应。这不仅使高负载时的转换效率高达92%(输出电流1A时),而且使轻负载时的转换效率也达到85%(1mA时)。从轻负载到高负载均实现了非常出色的高效率,因此无论是引擎停止时还是行驶时,都非常有助于降低应用产品的功耗。 3.采用Nano Pulse Control技术,实现高降压比和稳定工作 新产品采用ROHM自有的超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”,始终在不干扰AM广播频段(1.84MHz Max.)的2.2MHz工作,对于最大40V的高电压输入,还实现了由后段元器件驱动的3.3V~5.0V级稳定输出。此外,还内置展频功能,可降低噪声峰值,因此非常适用于对辐射噪声要求尤为严格的车载应用。 朱莎勤告诉21ic电子网记者,这款产品目前提供两种封装形式QFN和SOP封装,QFN偏向小型化,而一般客户会根据自己产线的情况或者PCB面积情况选择不同封装,而SOP带引脚,可靠性和散热性上也更好一些,可以满足客户不同产线或PCB对封装的要求。 为了帮助工程师尽快上手这款产品,罗姆已推出了参考设计和“ROHM Solution Simulator”仿真工具,“ROHM Solution Simulator”是一款在线仿真工具,工程师可以免费试用,从而帮助工程师大大减少在电路设计、电路板设计、降噪设计、热设计、仿真等各设计阶段的设计工时。 朱莎勤透露,该新产品还可支持汽车电子产品可靠性标准AEC-Q100,在严苛的车载环境中也可以确保高可靠性。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-11-25 关键词: 转换器 数字信号

  • 科普:什么是JESD204标准,为什么要重视它?

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    时间:2020-11-23 关键词: 转换器 数字信号

  • 从直流到宽带,模拟信号链设计不可忽略的“共模”

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    时间:2020-11-22 关键词: 模拟信号 转换器

  • ROHM推出耐电池电压波动的车载一次DC/DC转换器“BD9P系列”

    ROHM推出耐电池电压波动的车载一次DC/DC转换器“BD9P系列”

    全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)面向ADAS(高级驾驶辅助系统)相关的传感器、摄像头、雷达、汽车信息娱乐系统及仪表盘等,开发出包括12款机型在内的车载一次*1DC/DC转换器*2 “BD9P系列”产品。 近年来,汽车的电子化进程突飞猛进,但由于汽车的电池和发电机能够提供的电力有限,因此对降低功耗的要求越来越高。另外,从电池和发电机输出的电压存在较大波动。而负责控制供电的电源IC,却一直很难同时实现有助于稳定工作的高速响应和有助于节能的高功率转换效率。 ※Nano Pulse ControlTM是ROHM Co.,Ltd.的商标或注册商标。 新产品采用ROHM自有的电源技术“Nano Pulse ControlTM※”,并采用新型控制方式,同时具备原本存在矛盾关系的高速响应和高效率优势,已获得各车载产品制造商的高度好评。 “BD9P系列”可在电池的输入电压波动时稳定工作,与普通产品相比,能够将电压波动时的输出过冲抑制在1/10以内,因此不再需要添加以往作为过冲对策所必需的输出电容器。 另外,新产品通过采用新型控制方式,同时具备了通常被认为存在矛盾关系的高速响应和高效率优势。不仅在高负载时的功率转换效率高达92%(输出电流1A时),而且在轻负载时的功率转换效率也达到85%(1mA时),从轻负载到高负载都实现了非常出色的高效率,这将非常有助于进一步降低行驶时和引擎停止时的功耗。 不仅如此,新产品与连接在它后段的二次DC/DC转换器“BD9S系列”相结合,还可组成高效且高速的车载电源电路。这些方案已经作为ROHM提供的参考设计方案公布在官网上。通过灵活利用参考板、各种工具以及ROHM免费提供的在线仿真工具“ROHM Solution Simulator”,还可以实施接近实际使用的仿真,并大大减少应用产品的设计负担。 新产品已于2020年10月开始以月产5万个的规模投入量产(样品价格500日元/个,不含税)。 未来ROHM将继续开发有助于进一步降低功耗和提高系统可靠性的产品,不断为汽车行业的发展贡献力量。 <特点详情> 新产品是通过采用“Nano Pulse ControlTM”技术实现了非常高的降压比,并可高效率且稳定工作的DC/DC转换器。新产品还支持汽车电子产品可靠性标准AEC-Q100,在严苛的车载环境中也可以确保高可靠性。 1. 即使电池电压波动时也不会过冲,可稳定工作 当从输入电压低于输出设置电压的状态恢复到波动前的电压时,会发生输出电压过冲问题,这是一直以来存在的一个课题,而新产品能够将该过程抑制在1/10以内,故不再需要普通产品作为过冲对策需要添加的输出电容器。因此,即使在起动时发生电池电压突发波动的情况下,设备也可以稳定工作。 2. 在更宽的负载电流范围实现高效率,有助于进一步降低应用产品的功耗 新产品同时具备高速响应和高效率优势,而这两项通常被认为是矛盾的。 采用以往技术的电源IC,为了确保高速响应性能,需要较大的驱动电流,在轻负载时很难同时兼顾高速响应和高效率。新产品搭载了采用新型控制方式的电路,用低于普通产品的驱动电流即可充分实现高速响应。这不仅使高负载时的转换效率高达92%(输出电流1A时),而且使轻负载时的转换效率也达到85%(1mA时)。从轻负载到高负载均实现了非常出色的高效率,因此无论是引擎停止时还是行驶时,都非常有助于降低应用产品的功耗。 3. 采用Nano Pulse ControlTM技术,实现高降压比和稳定工作 新产品采用ROHM自有的超高速脉冲控制技术“Nano Pulse ControlTM”,始终在不干扰AM广播频段(1.84MHz Max.)的2.2MHz工作,对于最大40V的高电压输入,还实现了由后段元器件驱动的3.3V~5.0V级稳定输出。此外,还内置展频功能,可降低噪声峰值,因此非常适用于对辐射噪声要求尤为严格的车载应用。 4. 提供有助于减少配套产品开发工时的工具 ROHM公布的参考设计和“ROHM Solution Simulator”,有助于大大减少在电路设计、电路板设计、降噪设计、热设计、仿真等各设计阶段的设计工时。 ● 参考设计 包括新产品“BD9P系列”在内的参考设计,涵盖了ADAS/信息娱乐功能所需的电源系统,不仅已完成标准的电气特性测试,还完成了EMC测试、热测试等测试。此外,还公布了评估报告和各种工具,包括设计数据、所搭载产品的仿真模型、PCB CAD用的符号等。而且,通过使用参考板“REFRPT001-EVK-001”,还可以轻松进行实机确认。 公布的各种工具 ・设计数据(电路图、BOM、PCB数据等) ・仿真模型(SPICE模型、热仿真用模型) ・PCB库(CAD工具用的符号、引脚焊盘等) ● ROHM Solution Simulator “ROHM Solution Simulator”是一款能够在电路解决方案上一并验证功率元器件(功率半导体)、驱动IC及电源IC等产品的在线仿真工具。ROHM提供包括新产品在内的参考电路图作为部分参考设计,并提供各种工具来支持客户的开发。 “ROHM Solution Simulator” 链接:https://www.rohm.com.cn/solution-simulator 新产品包括输出电压3.3V、5.0V及可调型系列产品,可支持广泛的电路类型。 <应用示例> ◇ADAS的传感器、摄像头、雷达 ◇汽车信息娱乐系统、仪表盘、BCM(车身控制模块)等 汽车中要求小型、高效、高可靠性的应用 <关于Nano Pulse ControlTM> Nano Pulse ControlTM是在ROHM的垂直统合型生产体制下,凝聚“电路设计”、“布局”、“工艺”三大先进的模拟技术而实现的超高速脉冲控制技术。该技术使得以往必须由两枚以上电源IC构成的从高电压到低电压的电压转换,仅由“一枚电源IC”即可实现,这非常有助于12V级电源系统(燃油汽车和xEV等)和48V级电源系统(轻度混合动力汽车、工业机器人及基站的辅助电源等)驱动的应用产品实现小型化和系统简化。 <术语解说> *1)一次(Primary) 在电源IC中,从电池等电源的角度来看,负责第1级转换的称为“一次(Primary)”,负责之后的第2级转换的称为“二次(Secondary)”。 *2)DC/DC转换器 属于电源IC的一种,具有将直流(DC)电压转换为直流电压的功能。 也称为“开关稳压器”,通过开关来生成输出电压。一般功率转换效率比较优异,主要有用来降低电压的“降压型”和用来提升电压的“升压型”两种类型。

    时间:2020-11-19 关键词: rohm bd9p 转换器

  • 采用2 MHz单芯片降压-升压DC-DC转换器和LED驱动器消除PCB空间受限的困扰

    采用2 MHz单芯片降压-升压DC-DC转换器和LED驱动器消除PCB空间受限的困扰

    简介 随着电子设备尺寸不断缩小,它们的内部电路必须同步缩小。产品小型化成为各行各业的显著发展趋势,这为工程师在空间受限的设计中完成合适的解决方案带来了新的设计难题。 为了满足紧凑型电子设备日益严格的尺寸要求,集成电路(IC)设计人员将外部元件集成到器件内部,以最大程度地减少外部元件数量。在构建所有电子设备所需的各种电路中,缩小DC-DC转换器的尺寸同样极具挑战性,因为它们无处不在(所有设备都需要电源),电源设计人员通常会面临这样一个现实,即缩小解决方案尺寸往往会对性能产生负面影响。 例如,能显著节省PCB面积的一种方法是采用单芯片DC-DC转换器,该转换器将经过精心选择的电源开关器件集成到IC封装之中,从而使所需外部元件减少为少量的无源器件。在许多情况下,与外部电源开关控制器设计相比,紧凑型设计最终会带来不需要的结果,即在更小的空间中增加了功率损耗,从而产生更高的温升。为了避免产生的热量水平造成困扰,选择合适的单片式DC-DC转换器对于设计紧凑高效的电源系统至关重要。 2 MHz单芯片4开关降压-升压DC-DC转换器和LED驱动器 LT3942是ADI公司非常通用的单芯片降压-升压稳压器IC之一。该升压-降压转换器能够应对在创建灵活紧凑的DC-DC转换器解决方案的同时不会牺牲性能的挑战。LT3942将四个40 V/2 A电源开关、两个栅极驱动器自举二极管及其所有的控制和驱动器电路集成到一个4 mm × 5 mm小型QFN封装中。由于具有高达2 MHz工作开关频率能力,因此可以最大程度地减小外部元件的尺寸,节省PCB空间,同时为各种DC-DC转换器提供了高带宽工作性能。 图1.这款基于LT3942的演示电路(DC2404A)展示了一种高性能、紧凑型DC-DC稳压器解决方案,专门用来在这种情况下驱动LED。 LT3942具有与LT8390A/LT8391A系列降压-升压控制器IC相同的峰值电流模式控制方案,并且能够在2开关升压、4开关降压-升压(升压-降压)和2开关降压工作模式之间无缝转换。转换器监测并比较其输入和输出电压,以确定正确的工作模式。当PVIN:PVOUT的比率发生变化并迫使转换器转换模式时,LT3942保持稳压作用,同时可以在开关对之间智能切换控制。 除了通过多种PVIN:PVOUT组合来调节输出电压之外,LT3942还可以配置为调节输入或输出电流,以用于恒定电流调节应用。来自ISMON引脚的电流监控反馈提供了一个与实测电流成比例的缓冲电压输出,从而允许连接的电路监控实测的电流水平。这种调节电流或电压的能力使LT3942非常适合用作LED驱动器、紧凑型电池充电器、微型太阳能电池板供电的转换器或通用稳压器。 14 V、1 A LED驱动器 图1显示了基于LT3942的紧凑型LED驱动器的完整评估电路。该解决方案能够为四个(最高14 V)串联的一串白光LED提供1 A电流。最大功率输出的输入电压范围为7 V至36 V,低工作电流时可降至4 V,非常适合未稳压的汽车输入电源。该解决方案中的LT3942的工作开关频率为2 MHz,因此可以使用相对较小的电感和电容。所以完整的LED驱动器解决方案适合15 mm × 15mm 的PCB尺寸,所有元件都位于电路板的同一面(包括IC)。 该解决方案还具有高带宽工作性能,可以快速调节输出电流。当在降压模式下工作时,LT3942使用外部PWM源对LED进行100 Hz无闪烁调光,从而实现高达5000:1的调光比。 如果没有外部PWM源,也可以使用其内部PWM调光功能实现LT3942调光。内部调光提供高达128:1的调光功能,无需任何外部PWM信号源,仅需一个电阻即可设置调光频率,以及一个直流电压来控制输出电流的占空比。与大多数Power by Linear™的LED驱动器一样,LT3942还具有模拟调光功能,通过在CTRL引脚上施加直流电压可提供高达20:1的模拟调光。可以将模拟和PWM调光组合使用,以实现比单独使用任何一种方法更高的有效调光比。 图2.DC2404A利用LT3942创建了一个紧凑型14 W LED驱动器应用,可在宽输入范围提供稳定的输出电流。 图3.LT3942的高带宽工作性能有助于LED照明应用在宽动态亮度范围内实现高比率PWM调光。无需EMI滤波器,DC2404A在120 Hz时可实现高达4000:1的调光,而在100 Hz时则可实现高达5000:1的调光。 展频用于降低EMI峰值 为了帮助创建一个低噪声DC-DC转换器系统,LT3942内置一个可选展频(SSFM)功能。SSFM一旦启用,会在由RT电阻设置的值至高达25%的额外开关频率之间扫描开关频率。该扫描动作可以在宽频谱范围内分散由开关引起的辐射,而不是将这些辐射集中在窄带中,从而降低整体的EMI峰值。SSFM与输入和输出EMI滤波器结合使用时,有助于降低宽频率范围内的EMI,从而更易于设计符合辐射标准的系统。 12 V、1 A稳压器 LT3942不只限于驱动LED。它是一款功能强大的紧凑型稳压器,非常适合解决从宽范围未稳压电源产生稳定输出的问题。图4中所示的12 V、1 A稳压器设计与图2中的14 W LED驱动器解决方案相似,但做了一些小改动。与LED驱动器应用一样,稳压器可以在很宽的输入电压范围内维持输出调节,可在电压低至7 V的条件下提供全输出功率,并在电压低至4 V的条件下维持低输出功率工作。 图4中的效率曲线表明,即使工作开关频率为2 MHz时,LT3942 12 V稳压器也具有接近95%的出色峰值效率,而在其大多数输入电压范围内的效率为85%或更高。即使以其总输出功率的十分之一为其输出供电,也可保持80%以上的效率,这表明该器件在轻负载条件下仍可高效运行。 LT3942的电流检测和控制特性使其不仅适合于LED调光控制,而且也能在需要电压调节和电流控制的其他情况下出色地工作。将检测电阻配置在输出端时,可以很轻松地将LT3942配置用作紧凑型恒流、恒压电池充电器。对于具有严格输入电流限制的应用,例如由小型电池、电容组或光伏电池供电的电路,可以将监测电阻移至稳压器的输入侧,从而为系统提供输入电流限制和监控。LT3942可从CC模式无缝转换为CV模式(反之亦然),确保输入和/或输出始终稳定。 图4.配置为12 W稳压器的LT3942在宽输入范围内具有出色的电压调节和负载效率特性。 汽车顺序点亮转向信号和装饰性照明 在新型豪车和高性能汽车上常见的动画式顺序点亮转向信号灯正在迅速普及,逐步取代传统的闪烁式指示灯。早期的顺序点亮转向信号的实现采用多个降压转换器或线性稳压器为转向信号灯组中的LED供电,导致解决方案复杂、相对低效且过于庞大,极大地限制了照明设计的应用领域。减少所需功率IC的数量,使用单个高效器件,是扩大照明设计人员选择范围的明显方式。 单个转换器解决方案需要的器件能够对各种LED组合(照明设计中会出现从所有LED点亮到单个LED点亮,以及介于前两者之间的各种其他组合)的串电压维持输出调节。随着动画灯在连接的LED的各种配置中变化时,输入电压会高于、低于或等于输出电压。这种类型的应用需要一个升压-降压转换器,该转换器可以智能地选择工作模式并在工作模式之间无缝转换,同时维持输出调节。LT3942的降压-升压拓扑和高带宽工作性能使它能够轻松操纵这些变化而不会出现毛刺。 图5所示的顺序点亮转向信号设计采用LT3942从汽车电池以330 mA电流为八个LED供电,并可选择为一串琥珀色LED(用于转向信号灯操作)、一串白色LED(用于日间行车灯)或其他装饰性照明(用于前灯/尾灯设计中)供电。 图5.在顺序点亮转向信号应用中,每次点亮一个LED,从而迫使DC-DC转换器迅速适应新的PVIN:PVOUT组合。这对LT3942来说不是问题,因为它可在顺序点亮转向模式期间从升压、降压-升压、降压工作模式无缝转换,从而确保在各种模式下维持稳定的LED电流。 微控制器充当用户输入的转向信号与照明系统之间的接口。这使照明设计人员(或最终用户,如果需要的话)能够完全控制执行LED动画顺序点亮所需的所有时序和信号,并且可以控制在任何给定时间为哪种颜色的LED灯串供电。 在此设计中,在顺序点亮模式期间,每次向灯串导入一个转向信号LED,以产生转向信号。当LED由微控制器添加到灯串时,LT3942维持对输出电流的调节,以保持一致的光亮度。在所有LED都点亮之后,LT3942停止开关操作,并拉低输出电压,使转换器设置为下一个顺序点亮周期做好准备。当转向信号未使用时,微控制器重新连至装饰照明LED串,并继续等待转向信号用户输入,这将两种照明功能组合到一个LED驱动器解决方案中。 小结 电子设备迫使工程师不断寻求更小的集成器件,以满足日益增长的空间受限需求。LT3942单芯片降压-升压转换器和LED驱动器集成了众多可节省空间的特性,以解决空间受限的电气设计难题,同时不会牺牲性能。其单芯片设计和2 MHz的工作开关频率缩小了解决方案的尺寸,使其能够适用于紧凑的PCB设计中。该器件具有高度灵活性,既可以用作恒流调节器,也可以用作恒压调节器,适合各式各样的应用。 对于需要低噪声电源以满足严格EMI要求的设计,LT3942的SSFM功能有助于降低传导发射和电磁辐射骚扰,其便捷的IC封装引脚排列可实现紧凑的开关热环路。这些特性以及宽输入范围,可在设计人员面临紧凑型电源需求时,简化他们的工作。

    时间:2020-11-17 关键词: 驱动器 PCB 转换器

  • 值得学习的电感型升压DC/DC转换器的工作过程

    值得学习的电感型升压DC/DC转换器的工作过程

    什么是电感型升压DC/DC转换器?相信很多电子工程师都知道电感型升压DC/DC转换器,因为在很多电路设计中都会用到,那么你知道它的原理吗?下面就让小编带领大家一起来学习。 电感的作用:是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件,当MOS开关管闭合后,电感将电能转换为磁场能储存起来,当MOS断开后电感将储存的磁场能转换为电场能,且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载,由于这个电压是输入电源电压和电感的磁砀能转换为电能的叠加后形成的,所以输出电压高于输入电压,既升压过程的完成; 实际电路中,带集成功率MOSFET的IC代替了机械开关,MOSFET的开、关由脉宽调制(PWM)电路控制。输出电压始终由PWM占空比决定,占空比为50%时,输出电压为输入电压的两倍。将电压提高一倍会使输入电流大小达到输出电流的两倍,对实际的有损耗电路,输入电流还要稍高。 肖特基二极管主要起隔离作用,即在MOS开关管闭合时,肖特基二极管的正极电压比负极电压低,此时二极管反偏截止,使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电;因在MOS管断开时,两种叠加后的能量通过二极向负载供电,此时二极管正向导通,要求其正向压降越小越好,尽量使更多的能量供给到负载端!! 电感值如何影响电感型升压转换器的性能? 因为电感值影响输入和输出纹波电压和电流,所以电感的选择是感性电压转换器设计的关键。等效串联电阻值低的电感,其功率转换效率最佳。要对电感饱和电流额定值进行选择,使其大于电路的稳态电感电流峰值。 电感升压原理: 什么是电感型升压DC/DC转换器? 如图1所示为简化的电感型DC-DC转换器电路,闭合开关会引起通过电感的电流增加。打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容。因储存来自电感的电流,多个开关周期以后输出电容的电压升高,结果输出电压高于输入电压。 电感型升压转换器应用在哪些场合? 电感型升压转换器IC电路输出二极管选择的原则是什么? 升压转换器要选快速肖特基整流二极管。与普通二极管相比,肖特基二极管正向压降小,使其功耗低并且效率高。肖特基二极管平均电流额定值应大于电路最大输出电压。 电感型升压转换器的一个主要应用领域是为白光LED供电,该白光LED能为电池供电系统的液晶显示(LCD)面板提供背光。在需要提升电压的通用直流-直流电压稳压器中也可使用。 决定电感型升压的DC-DC转换器输出电压的因素是什么? 在图2所示的实际电路中,带集成功率MOSFET的IC代替了机械开关,MOSFET的开、关由脉宽调制(PWM)电路控制。输出电压始终由PWM占空比决定,占空比为50%时,输出电压为输入电压的两倍。将电压提高一倍会使输入电流大小达到输出电流的两倍,对实际的有损耗电路,输入电流还要稍高。 怎样选择电感型升压转换器IC电路的输入电容? 升压调节器的输入为三角形电压波形,因此要求输入电容必须减小输入纹波和噪声。纹波的幅度与输入电容值的大小成反比,也就是说,电容容量越大,纹波越小。如果转换器负载变化很小,并且输出电流小,使用小容量输入电容也很安全。如果转换器输入与源输出相差很小,也可选小体积电容。如果要求电路对输入电压源纹波干扰很小,就可能需要大容量电容,并(或)减小等效串联电阻(ESR)。 电感值如何影响电感型升压转换器的性能? 因为电感值影响输入和输出纹波电压和电流,所以电感的选择是感性电压转换器设计的关键。等效串联电阻值低的电感,其功率转换效率最佳。要对电感饱和电流额定值进行选择,使其大于电路的稳态电感电流峰值。 电感型升压转换器IC电路输出二极管选择的原则是什么? 升压转换器要选快速肖特基整流二极管。与普通二极管相比,肖特基二极管正向压降小,使其功耗低并且效率高。肖特基二极管平均电流额定值应大于电路最大输出电压。 在电感型升压转换器IC电路中,选择输出电容时要考虑哪些因素? 输出电容的选择决定于输出电压纹波。在大多数场合,要使用低ESR电容,如陶瓷和聚合物电解电容。如果使用高ESR电容,就需要仔细查看转换器频率补偿,并且在输出电路端可能需要加一额外电容。 1 怎样选择电感型升压转换器IC电路的输入电容? 升压调节器的输入为三角形电压波形,因此要求输入电容必须减小输入纹波和噪声。纹波的幅度与输入电容值的大小成反比,也就是说,电容容量越大,纹波越小。如果转换器负载变化很小,并且输出电流小,使用小容量输入电容也很安全。如果转换器输入与源输出相差很小,也可选小体积电容。如果要求电路对输入电压源纹波干扰很小,就可能需要大容量电容,并(或)减小等效串联电阻(ESR)。 进行电感型升压转换器IC电路布局时需要考虑哪些因素? 首先,输入电容应尽可能靠近IC,这样可以减小影响IC输入电压纹波的铜迹线电阻。其次,将输出电容置于IC附近。连接输出电容的铜迹线长会影响输出电压纹波。第三点是,尽量减小连接电感和输出二极管的迹线长度,减小功耗并提高效率。最后一点是,输出反馈电阻远离电感可以将噪声影响降至最小。 在电感型升压转换器IC电路中,选择输出电容时要考虑哪些因素?输出电容的选择决定于输出电压纹波。在大多数场合,要使用低ESR电容,如陶瓷和聚合物电解电容。如果使用高ESR电容,就需要仔细查看转换器频率补偿,并且在输出电路端可能需要加一额外电容。 2 进行电感型升压转换器IC电路布局时需要考虑哪些因素? 首先,输入电容应尽可能靠近IC,这样可以减小影响IC输入电压纹波的铜迹线电阻。其次,将输出电容置于IC附近。连接输出电容的铜迹线长会影响输出电压纹波。第三点是,尽量减小连接电感和输出二极管的迹线长度,减小功耗并提高效率。最后一点是,输出反馈电阻远离电感可以将噪声影响降至最小。 电感型升压转换器应用在哪些场合? 电感型升压转换器的一个主要应用领域是为白光LED供电,该白光LED能为电池供电系统的液晶显示(LCD)面板提供背光。在需要提升电压的通用直流-直流电压稳压器中也可使用。 在很多的移动设备中经常需要将电池电压提升到设备电路需要的电压值,因此直流对直流的升压电路应用比较广泛,在很多数码产品中都存在应用,以上就是电感型升压DC/DC转换器解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-11-06 关键词: 电感 升压电路 转换器

  • 关于集成开关和外部开关的区别,你知道吗?

    关于集成开关和外部开关的区别,你知道吗?

    什么是降压转换器?由于现代四开关升降压转换器在输入和输出端都具有高频电流环路,因此必须根据工作模式对输入和输出进行滤波。降压转换器解决方案中有许多集成开关和外部开关,后者通常被称为步降或降压控制器。这两种开关具有明显的优缺点,因此在两种开关之间进行选择时必须要考虑到其各自的优缺点。 许多集成开关都具有组件数量少的优点,这一优点使这些开关拥有较小的尺寸,可以用于许多低电流应用。由于其集成性,在表现出良好 EMI 性能的同时,它们均可以在高温或其他外部可能出现的影响条件下得到保护。但是它们也有不足之处,即电流和散热极限问题;而外部开关则提供了更大的灵活性,电流处理能力仅受外部 FET 选择的限制。在负极侧,外部开关需要更多的组件且必须得到保护,以免受到潜在问题的损坏。 为了处理更高的电流,开关也要更大些,这就使得集成更加昂贵,因为需要占用芯片更大的宝贵空间并且需要采用更大的封装。另外功耗问题也是一个难题。因此,我们可以得出这样的结论:对于较高的输出电流(通常高于 5A)而言,外部开关是上佳之选。 同步整流与异步整流 仅具有一个开关的异步或非同步整流器降压转换器在低位通路中需要一个续流二极管,而在具有两个开关的同步整流器降压转换器中,第二个开关取代了上述续流二极管(见图 2)。与同步解决方案相比,异步整流器具有可提供较为便宜的解决方案的优点,但是其效率不是很高。 图 2 SMPS—异步和同步整流 利用一个同步整流器拓扑,并把一个外部肖特基二极管与低位开关并联将可以获得最高的效率。相对于肖特基二极管,由于在“开启”状态下存在一个较低的压降,因此这种低位开关的更高复杂度提高了效率。在停滞时间期间(两个开关均处于关闭状态),与 FET 内部背栅二极管相比,外部肖特基二极管具有更低的压降性能。 外部补偿与内部补偿 一般来说,采用外部开关的降压控制器可提供外部补偿,因为他们所适合的应用非常广泛。外部补偿有助于控制环路适应各种外部组件,如FET、电感以及输出电容。 对于采用集成开关的转换器而言,一般会同时用到外部补偿和内部补偿。内部补偿实现了极快的工艺验证周期以及较小的 PCB 解决方案尺寸。 内部补偿的优势可以概括为易于使用(因为只需要对输出滤波器进行配置)、可进行快速设计,且组件数量较少,因此可提供低电流应用小尺寸解决方案。其缺点就是灵活性较差,且输出滤波器必须服从于内部补偿。而外部补偿提供了更大的灵活性,可以根据所选的输出滤波器对补偿进行调整,同时,对于较大的电流而言,该补偿可以是一个较小的解决方案,但是这种应用更为困难。 电流模式控制与电压模式控制 在图1所描述的拓扑结构中,仍然存在许多可以进一步差异化的方面。例如,调节环路的拓扑以及所使用的开关类型可以是不同的。 图 1 降压转换器拓扑结构 调节器本身可以以电压模式或电流模式进行控制。在电压模式控制时,输出电压为控制环路提供了主反馈,且前馈补偿通常是通过使用输入电压作为一个次级控制环路来实施的,以增强瞬态响应行为;在电流模式控制时,电流为控制环路提供了主反馈。根据控制环路的不同,这一电流可以是输入电流、电感电流或输出电流。次级控制环路为输出电压。 电流模式控制具有可提供快速反馈环路响应的优点,但是要求具有斜率补偿,需要开关噪声滤波以进行电流测量,且在电流检测分路上存在功率损耗。电压模式控制不需要斜率补偿,并且可提供具有前馈补偿的快速的反馈环路响应,虽然在这里推荐使用瞬态响应增强性能,但是误差放大电路可能要求更高的带宽。 电流和电压模式控制拓扑结构均适合于为了用于大多数应用进行的调整。在许多情况下,电流模式控制拓扑都要求有一个额外的电流环路检测电阻器;具有集成前馈补偿的电压模式拓扑实现了几乎相同的反馈环路响应,且无需电流环路检测电阻器。此外,前馈补偿还简化了补偿设计。许多单期的开发工作都是利用电压模式控制拓扑来实现的。 开关、NMOSFET与PMOSFET 当前常用的开关均为增强型 MOSFET,并且有许多步降/降压转换器和控制器都采用了 NMOSFET 和 PMOSFET 驱动器。与 PMOSFET相比,NMOSFET 通常提供的性价比更高,该器件上的驱动电路也更为复杂。为了开关一个 NMOSFET,需要一个比该器件输入电压更高的栅极电压。诸如自举或充电泵的技术必须是集成的,增加了成本,也降低了 NMOSFET 最初的成本优势。 示例应用 如图3、图4所示,这两种应用方案中的主芯片为TI推出的 TPS40200异步降压控制器和 TPS5410/20/30 异步降压转换器,它们专门针对车载行业苛刻的要求和 AEC Q100 规范而开发。 图3 降压调节器,5~50V 输入,3.3V/2A 输出 图4 降压转换器,5~36V 输入,5.0V/1A 输出 TPS40200为一个外部 PMOSFET 提供集成的驱动器,从而提供了一款成本极低的解决方案。它具有一个异步整流器、外部补偿和具有前馈补偿功能的电压模式控制。该拓扑允许通过选择外部 PMOSFET 对输出电流能力进行调整,与此同时,集成的电流限制功能实现了对外部 PMOSFET 的保护以防止出现过流。外部补偿有助于适应电感和输出电容器更宽范围的设置。这就实现了成本和效率的进一步优化。 在图3所示的设计方案中, TPS40200 降压转换器在 3.3V 时可提供 2A 的电流,并实现 90% 以上的效率(在 5V 时,可实现 94% 的效率)。 在车载环境中,该组件所提供的重要特性包括:宽输入电压范围(4V~52V)、宽工作温度范围(TJ 为-40℃~+150℃)、与外部频率同步的能力,以及可编程短路保护特性。 异步降压转换器TPS5410/20/30具有一个集成的NMOSFET开关、一个异步整流器,并提供了内部补偿,以及具有前馈补偿的电压模式控制。 除了输出滤波器以外,唯一必须的外部组件就是位于低位通道上的续流肖特基二极管。我们对集成补偿与集成的 NMOSFET 进行了调整,以实现 TPS5410 高达 1A 的连续输出电流、TPS5420 2A 的电流以及 TPS5430 高达 3A 的电流。由于内部补偿的采用以及较少的组件数量,该器件实现了非常短的工艺验证周期以及非常小的 PCB 解决方案尺寸。 和 TPS40200 一样,TPS5410/20/30 也提供了重要的车载环境特性。由于采用了内部补偿和电源开关,该器件具有宽的输入电压范围(5V~36V)、宽的工作温度范围 (TJ 为-40℃~+150℃)、短路保护功能以及较少的组件数量。 结语 本文对开关模式电源的拓扑结构进行了对比。对当前新型 SMPS 降压转换器和控制器解决方案作了详细说明,以帮助设计人员在降低信息娱乐、车身、传动系统和底盘应用车载系统成本的同时进行创新并增加市场机会。以上就是降压转换器的一些常见总类进行了对比,希望能给大家在学习的时候,呆着大家入门,对它有一个初步了解。

    时间:2020-11-01 关键词: 降压转换器 同步整流 转换器

  • 一种DC to AC的变压器的全控型逆变器

    一种DC to AC的变压器的全控型逆变器

    相信大家都会接触到智能产品,那么很多人都自动逆变器,你知道逆变器的工作原理吗?逆变器是一种DC to AC的变压器,它其实与转化器是一种电压逆变的过程。转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出,而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电; 两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制(PWM)技术。其核心部分都是一个PWM集成控制器,Adapter用的是UC3842,逆变器则采用TL5001芯片。逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220v50HZ正弦或方波)。通俗的讲,逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱,录像机、按摩器、风扇、照明等 。 逆变器工作原理进行简要介绍: 输入接口部分: 输入部分有3个信号,12V直流输入VIN、工作使能电压ENB及Panel电流控制信号DIM。VIN由Adapter提供,ENB电压由主板上的MCU提供,其值为0或3V,当ENB=0时,Inverter不工作,而ENB=3V时,Inverter处于正常工作状态;而DIM电压由主板提供,其变化范围在0~5V之间,将不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端,Inverter向负载提供的电流也将不同,DIM值越小,Inverter输出的电流就越大。 电压启动回路: ENB为高电平时,输出高压去点亮Panel的背光灯灯管。 PWM控制器: 有以下几个功能组成:内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管。 直流变换: 由MOS开关管和储能电感组成电压变换电路,输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作,使得直流电压对电感进行充放电,这样电感的另一端就能得到交流电压。 LC振荡及输出回路: 保证灯管启动需要的1600V电压,并在灯管启动以后将电压降至800V。 输出电压反馈: 当负载工作时,反馈采样电压,起到稳定Inventer电压输出的作用。 其实你可以想象一下了。都有那些电子元件需要正负极,电阻,电感一般不需要。二极管一般坏的可能就是被击穿只要电压正常一般是没有问题的,三极管的话是不会导通的。稳压管如果正负接反的话就会损坏了,但一般有的电路加了保护就是利用二极管的单向导通来保护。在就是电容了,电容里有正负之分的就是电解电容了,如果正负接反严重的话其外壳发生爆裂。 主要元件二极管。开关管振荡变压器。取样。调宽管。还有振荡回路电阻电容等参开关电路原理。 逆变器的主功率元件的选择至关重要,目前使用较多的功率元件有达林顿功率晶体管(BJT),功率场效应管(MOSFET),绝缘栅晶体管(IGBT)和可关 断晶闸管(GTO)等,在小容量低压系统中使用较多的器件为MOSFET,因为MOSFET具有较低的通态压降和较高的开关频率,在高压大容量系统中一般 均采用IGBT模块,这是因为MOSFET随着电压的升高其通态电阻也随之增大,而IGBT在中容量系统中占有较大的优势,而在特大容量(100KVA以 上)系统中,一般均采用GTO作为功率元件 。 大件:场效应管或IGBT、变压器、电容、二极管、比较器以及3525之类的主控。交直交逆变还有整流滤波。 功率大小和精度,关系着电路的复杂程度。 IGBT(绝缘栅双极晶体管)作为新型电力半导体场控自关断器件,集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体,具有输入阻抗高,电压控制功耗低,控制电路简单,耐高压,承受电流大等特性,在各种电力变换中获得极广泛的应用。与此同时,各大半导体生产厂商不断开发IGBT的高耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可靠性、低成本技术,主要采用1um以下制作工艺,研制开发取得一些新进展。 1、全控型逆变器工作原理 为通常使用的单相输出的全桥逆变主电路,交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14。并由PWM脉宽调制控制IGBT管的导通或截止。 当逆变器电路接上直流电源后,先由Q11、Q14导通,Q1、Q13截止,则电流由直流电源正极输出,经Q11、L或感、变压器初级线圈图1-2,到Q14回到电源负极。当Q11、Q14截止后,Q12、Q13导通,电流从电源正极经Q13、变压器初级线圈2-1电感到Q12回到电源负极。此时,在变压器初级线圈上,已形成正负交变方波,利用高频PWM控制,两对IGBT管交替重复,在变压器上产生交流电压。由于LC交流滤波器作用,使输出端形成正弦波交流电压。 当Q11、Q14关断时,为了释放储存能量,在IGBT处并联二级管D11、D12,使能量返回到直流电源中去。 2、半控型逆变器工作原理 半控型逆变器采用晶闸管元件。Th1、Th2为交替工作的晶闸管,设Th1先触发导通,则电流通过变压器流经Th1,同时由于变压器的感应作用,换向电容器C被充电到大的2倍的电源电压。按着Th2被触发导通,因Th2的阳极加反向偏压,Th1截止,返回阻断状态。这样,Th1与Th2换流,然后电容器C又反极性充电。如此交替触发晶闸管,电流交替流向变压器的初级,在变压器的次级得到交流电。在电路中,电感L可以限制换向电容C的放电电流,延长放电时间,保证电路关断时间大于晶闸管的关断时间,而不需容量很大的电容器。 D1和D2是2只反馈二极管,可将电感L中的能量释放,将换向剩余的能量送回电源,完成能量的反馈作用。以上就是逆变器的工作原理介绍,希望能给大家在使用的时候提供一定的帮助,缩短大家学习的时间。

    时间:2020-10-29 关键词: 控制器 逆变器 转换器

  • 将低压直流电转变为220伏交流电的逆变器

    将低压直流电转变为220伏交流电的逆变器

    相信大家都知道逆变器,那么你知道它有什么作用吗?逆变器就是一种将低压(12或24伏或48伏)直流电转变为220伏交流电的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用,而逆变器的作用与此相反,因此而得名。 我们处在一个“移动”的时代,移动办公,移动通讯,移动休闲和娱乐。在移动的状态中,人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电,同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电,逆变器就可以满足我们的这种需求。 逆变器接线方法是什么? 逆变器接线步骤如下 第一,应注意逆变器的工作电压,是12v,还是24v,或者48v,选择对应的电瓶电压; 第二,就应该注意电池的正负极,不能接错; 第三,就是注意所接的负载,不能超过逆变器本身的额定功率。 车载逆变器的接线方法 车载逆变器(电源转换器、Power Inverter)是一种能够将 DC12V直流电转换为和市电相同的 AC220V交流电,供一般电器使用,是一种方便的车用电源转换器。车载电源逆变器在国外市场受到普遍欢迎。在国外因汽车的普及率较高,外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。中国进入WTO 后,国内市场私人交通工具越来越多,因此,车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器,会给你的生活带来很多的方便,是一种常备的车用汽车电子装具用品。 为了保证安全,建议你在使用大功率逆变器时,把接地线夹子夹在一些连接到墙壁或者地面的金属上,避免漏电或者静电。 1、将转换器放置在平坦的地方,确保开关是关的。 2、将红、黑线分别与转换器的红黑接线柱相连,带夹子的一端分别夹在电瓶的正、负极上(红线夹电瓶正极,黑线夹负极)。如果使用点烟器插头,则将插头插入点烟器插孔即可。 3、将电器的电源插头插入AC插口。 4、打开转换器开关,即可使用。 逆变器接线图 当闸刀开关朝上合闸时,使用市电;当闸刀开关向下合闸时,使用你变电源供电。以上就是逆变器的接线介绍,希望我们的工程师在设计中不断积累经验,这样才能为社会设计出更好的产品。

    时间:2020-10-29 关键词: 逆变器 直流电 转换器

  • eGaN®FET实现98%效率、250 W/48 V的DC/DC解决方案,用于超薄且有高密度的计算应用

    eGaN®FET实现98%效率、250 W/48 V的DC/DC解决方案,用于超薄且有高密度的计算应用

    宜普电源转换公司(EPC)宣布推出用于48 V DC/DC转换的EPC9148和EPC9153演示板。 EPC9153是一款250 W超薄电源模块,采用简单且低成本的同步降压配置,峰值效率高达98.2%,元件的最大厚度为6.5 毫米。EPC9148使用多电平拓扑结构,元件的最大厚度小于4 毫米,峰值效率为98%。 该两款演示板集成了Microchip公司的dsPIC33CK数字信号控制器(DSC)和EPC公司最新一代100 V氮化镓场效应晶体管,具有超薄外形尺寸,在12.5 A时,实现超过 98%的效率。由于Microchip数字控制器具有高灵活性,因此允许在44 V~60 V范围内调节输入电压,而输出电压在5 V~20 V范围内。 EPC9148多电平转换器缩小了支持磁性元件的模块尺寸,同时在紧凑的解决方案中,实现高效率。EPC9148演示板的亮点之一是采用Würth Elektronik的超薄功率电感器,从而实现具有超高功率密度的设计。 EPC9153演示板提供简单且低成本的同步降压配置,从而使元件可以实现纤薄的最大厚度、98.2%的峰值效率和在20 V输出时,上升温度少于40°C。eGaN FET凭借其快速的开关性能,提高整体效率,而它的芯片级占位面积使其易于散热,从而实现紧凑型设计所需的低上升温度。 EPC公司应用工程副总裁Michael de Rooij说:“计算机、显示器、智能电话和其它消费电子系统变得越来越纤薄,功能却越来越强大。我们很高兴与Microchip Technology和Würth Elektronik合作,开发超薄且高效的解决方案,以应对在有限的空间和体积内取得更高的功率的挑战。” 宜普电源转换公司是基于增强型氮化镓的功率管理器件的领先供货商,为首家公司推出替代功率MOSFET器件的硅基增强型氮化镓(eGaN)场效应晶体管及集成电路,其目标应用包括直流- 直流转换器、 无线电源传送、 包络跟踪、射频传送、功率逆变器、激光雷达(LiDAR) 及 D类音频放大器等应用,器件性能比最好的硅功率MOSFET器件高出很多倍。此外,宜普公司正在扩大基于eGaN IC的产品系列,为客户提供进一步节省占板面积、节能及节省成本的解决方案。详情请访问我们的网站,eGaN® 是Efficient Power Conversion Corporation宜普电源转换公司的注册商标。

    时间:2020-10-28 关键词: epc egan 转换器

  • 你知道开关节点产生的开关损耗怎么计算吗?

    你知道开关节点产生的开关损耗怎么计算吗?

    伸缩门开关节点产生的开关损耗?应该如何计算?本文将探讨开关节点产生的开关损耗。 开关损耗 见文识意,开关损耗就是开关工作相关的损耗。在这里使用PSWH这个符号来表示。 简单地说,同步整流降压转换器的同步开关(高边+低边)是对VIN和GND电压进行切换(ON/OFF),该过渡时间的功率乘以开关频率后的值即开关损耗。请参考下列波形图的LX。顺便提一下,完全ON或OFF期间的损耗是此前的文章中介绍过的传导损耗。 PSWH可通过下列公式计算出来。 以上升和下降时间为底边、以VIN为高度的三角形部分的功率是损耗功率。上升/下降越快,过渡时间的损耗越少,但由于存在开关频率的因素,要想降低开关损耗,必须考虑到开关的过渡时间和开关频率这两种因素。 关键要点: ・同步整流降压转换器的开关损耗可通过开关的过渡时间及其期间的功率和开关频率来计算。以上就是开关节点产生的开关损耗解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-27 关键词: 降压 开关损耗 转换器

  • 关于绝缘型反激式转换器的性能的评估方法

    关于绝缘型反激式转换器的性能的评估方法

    你知道绝缘型反激式转换器的性能的评估方法吗?篇将说明如何评估设计的绝缘型反激式转换器的性能。为此,必须理解什么样的设计目标和规格、设计了什么样的绝缘型反激式转换器。当然,实际上先进行设计,以设计数据来说明会较好,在这里,仍将从确认电源规格开始。 本设计事例中,利用电源用IC构筑电源电路。之前已有提过,近年的电源设计基本上非常依赖电源用IC的性能和功能。为了实现必要的电源规格,寻找能实现目标的电源用IC,并依照该IC的设计例进行设计。所以我们从所使用的电源用IC相关确认开始。 PWM控制AC/DC转换器IC:BM2P014 评估用电路使用称为BM2P014的AC/DC转换器用IC。下图为IC内部的功能模块和构筑绝缘型反激式转换器时的外置部件和接线。IC概述如下所述。 内置650V 开关MOSFET PWM频率65kHz 电流模式、每周期过电流限制功能 轻负载时突发脉冲工作、降频功能 VCC 引脚的低电压保护/过电压保护 SOURCE引脚的短路/开放保护、Leading-Edge-Blanking功能 软启动功能 2次侧过电流保护(绝缘构造时) 工作电源电压范围:VCC:8.9V~26.0V、DRAIN: ~650V 工作电流:通常时 0.950mA (Typ.)、突发脉冲时 0.400mA(Typ.) 工作温度范围:-40℃ ~ +105℃ 封装:DIP7 9.20×6.35×4.30mm 这边特别提一下上述特征和图片的阅读关键要点。 -内置高耐压的MOSFET,设计时不必选定MOSFET和设定常量。 -从构造例得知外置部件非常少。 -维持轻负载时的效率,必须具备突发脉冲工作或待机时降低功耗功能。 -具备各种必要的保护功能。 -工作温度范围可支持工业用途范围。 此次事例,中使用了具备上述特征的IC,设计绝缘型AC/DC反激式转换器。 如果想进一步了解电源IC的详细,请参照技术规格。 关键要点: ・评估性能,其实就是确认设计目标达成与否。 也就是说,如果设计目标不明确就无法进行评估。以上就是绝缘型反激式转换器的性能的评估方法解析。希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-27 关键词: 电源ic 反激式转换器 转换器

  • 什么是多相输出升压控制电路?你知道吗?

    什么是多相输出升压控制电路?你知道吗?

    你知道多相输出升压控制电路吗?电子设备中,如果需要从低电压产生高电压,一般可以考虑使用升压转换器] 升压转换器原理 图1显示了升压转换器的原理图。在导通时间内,开关S1闭合,能量在线圈L中存储。电感上的电流随输入电压和地电位的差值呈线性增加。在关闭期间,当S1打开并且S2关闭时,存储在电感上的能量被釋放输出。在此时间段内,电感上两端的电压对应于输出电压减去输入电压。 图1,用于从低电压产生高电压的升压拓扑。 为了使这种相互作用发挥作用,必须有足够的时间让电感进行充电和放电。通过控制回路,可以想像:当需要更多的能量输出时,这意味着必须从输入端输出更多的能量。这时,电感必须存储更多的能量,开关S1便必须闭合(]图2中曲线的变化真实地显示出输出端负载电阻和电感的直流电阻的改变,对升压因子造成的影响。假设负载电阻为100Ω,48V的输出电压,这对应于负载电流480mA。当电感的串联电阻(DCR)只有2Ω,最大升压因子是有可能刚好超过3; 但对于DCR为1Ω,略高于5的升压因子是可以实现的。如要求更高的升压因子,就必须选用具有更低的串联电阻值的电感。 升压转换器电感的选择 电感值的选择很重要,因为它决定了电感上的电流纹波,从而决定了输出端的电压纹波。根据图1,平均电感电流IL,AVE由下式给出: 其中xD 是占空比 (Duty Cycle); ILOAD 是负载电流。 峰值电感纹波电流与电感值成反比 当中fSW是开关频率; L是电感值。 假设升压转换器在连续导通模式 ( Continuous ConducTIon Mode, CCM) 下工作,峰值电感电流可从公式(1)和(2)得出,具体计算如下: 较小的电感值的器件通常体积较小,较便宜,但根据公式(3)可以知道这样会增加纹波电流,较大的纹波电流也会增加电感器内核的功率损耗。电感值太大会导致额外费用,另外,如应用于电流模式控制(current-mode control)时,过大的电感值也会降低斜率补偿(Slope-CompensaTIon)线路在高占空比 ( 》50 % ) 时的效益。 多相输出的优势 而另一个获得较高升压因子的方案就是使用多相 (MulTI Output Phases)。以ADI公司的LTC7840芯片为例,当中包含两个升压控制器。这使得实现两相升压概念变得容易。图三显示了电源电压为12V的示例,输出升压至240V电压。两相升压级将电压分开增加,使得每级仅需要将电压增加约4.5倍。 电源电压为12V的示例,输出升压至240V电压。两相升压级将电压分开增加,使得每级仅需要将电压增加约4.5倍。 比较使用单相升压转换器,多相输出有更高的效率,更小的尺寸和更低的电容器纹波电流的优势。更高的有效开关频率和相位纹波电流可显著降低滤波电容的尺寸和成本,并降低输出纹波。 多相输出升压控制器选型 Digi-Key官网上,升压控制器筛选列表参数中提供了不少参数选项以协助工程师选料,其中“输出阶段”便是其中之一。“输出阶段”即代表芯片可以有多少相输出。 筛选列表中的参数选项多,意味着工程师在选料时更能了解其他参数的可选择性,例如“输出类型”、“串行接口”或“封装”等这些对工程师在设计时重要的参数指标,同时也可清楚地展现出物料的市场导向。 例如在查找四相输出升压控制器时,得出Renesas公司的ISL78225ANEZ,再经搜寻功能中“零件比较”的协助( 图5,ISL78225ANEZ与LTC7840EUFD#PBF芯片的参数比较 总结 传统的“单相输出”升压转换器线路中,虽然线路简单,但在已知输入电压的情况下输出电压也会受限制,所以在要求更高升压因子的应用中,“多相输出”是一个可行的选择。市场上已有包含“多相输出”的单芯片可供选择。 与单相转换器比较,使用多相输出还可获得更高效率、更小尺寸和更低电容器纹波电流等优势,更高的有效开关频率和相位纹波电流可显着降低滤波电容的尺寸和成本,并降低输出纹波。以上就是多相输出升压控制电路解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-26 关键词: 电感 升压 转换器

  • 改善动态环路响应

    改善动态环路响应

    DC-DC转换器通过反馈控制系统,将不断变化的输入电压转换为(通常)固定的输出电压。反馈控制系统应尽量保持稳定,以避免出现振荡,或者发生最糟糕的情况:输出未经调节的输出电压。控制系统的速度应尽可能快,以响应动态变化(例如快速的输入电压变化或输出端的负载瞬态),并最大程度降低经调节的输出电压之间的压差。要表现控制环路的行为,可以使用典型的波特图来显示随频率变化的相移和环路增益。此控制环路可以使用模拟或数字技术实现。 图1.全桥应用中的ADP1055数字开关稳压器 有些数字电源提供控制环路优化,可以极快地对动态影像做出响应。图1显示带ADP1055控制器IC的电路示例,该电路已经受数字控制环路优化。数字控制器为设计人员提供诸多控制功能,有些甚至能在操作期间实施动态控制。图2显示可通过ADP1055评估软件控制的ADP1055的各种功能。 图2.数字电源使得设计人员能够通过图形用户界面,轻松管控电源参数 非线性增益/响应函数提供了一项与控制环路相关的极为有趣的设置选项,该设置通过滤波器按钮访问。非线性增益/响应支持对控制环路实施动态调节,例如,在负载瞬变之后。电源在经历很大的负载瞬变之后,其输出电压通常会高于或低于理想的整流电压值。在仅采用模拟器件的控制环路中,控制环路和电源功率级中的组件被用于最大程度降低电压在大部分可预期情况下的波动。动态可调节控制环路(例如ADI公司的ADP1055中的环路)的优势在于:可以立即调节环路的响应,以在差异甚大的各种情形下实施补偿。 图3.根据输出电压状态设置控制环路增益 图3显示控制此函数的界面。图中用蓝色表示输出电压在经历由高至低的负载瞬变后的典型行为。可以看出,稳压器输出端的电压响应通常会出现过冲。当输出电压超过某些阈值时,可以通过简单增加控制环路增益来最大程度降低过冲。 在图3的示例中,设置的标称输出电压为12 V。可调控制环路增益可以设置为多个值,具体由输出电压决定。例如,如果因为误差放大器的增益增加,使得电压升高至12.12 V以上,则可以在对应的下拉菜单中设置控制环路。还有三个其他的电压阈值高于12.12 V,可以使用独立的增益设置。注意,这些增益设置与在设计稳压环路时设置的极点和零完全无关。 通过可调、基于电压的增益设置可以查找更快响应电压过冲的控制环路设置,由此优化输出电压反馈控制的质量。注意,正常工作时,经优化的控制环路特性不会受到影响。可以使用数字控制器(例如ADI公司的ADP1055)在特定条件下(例如在经历负载瞬变之后)动态调节控制环路,但在使用传统的模拟控制环路时,则很难实施。

    时间:2020-10-26 关键词: adi 控制环路 转换器

  • 瑞萨电子推出具备超低静态电流的升降压DC/DC转换器,适合为传感器、MCU、无线设备和其它组件供电

    瑞萨电子推出具备超低静态电流的升降压DC/DC转换器,适合为传感器、MCU、无线设备和其它组件供电

    2020 年 10 月 13 日,日本东京讯 - 全球半导体解决方案供应商瑞萨电子集团今日宣布推出一款支持旁路模式的柔性升降压开关稳压器——ISL9122A,可提供超低静态电流(IQ),适用于为传感器、微控制器(MCU)、无线设备及其它系统组件供电。ISL9122A支持1.8V至5.5V电池供电,可延长纽扣电池、锂电池和多串联碱性电池组供电的智能物联网设备电池使用寿命。目标应用包括无线耳机、健身设备、智能手表、水表与燃气表、便携式医疗设备以及各种电池供电的智能物联网设备。 ISL9122A升降压开关稳压器带有I2C接口,可编程的25mV步进实现动态电压调整(DVS),以优化系统功耗。该稳压器的最大输出电压可达5.375V,从而在整个电池电压范围内最大程度提高带有RF功能的物联网设备的性能。其PFM和PWM功能可在整个输出电流范围内实现效率最大化。在强制PWM模式下,该稳压器始终保持2.5MHz的开关频率,以改善系统EMI性能。 瑞萨电子移动、基础设施及物联网电源事业部副总裁Andrew Cowell表示:“随着物联网无线连接应用的爆炸式增长,ISL9122A升降压稳压器从空载至满载的快速响应性能,非常适合为新一代设备供电。我们的客户对ISL9122A的灵活性、动态电压调整和业界极低的静态功耗非常满意。” ISL9122A升降压稳压器与最近发布的ISL9123降压稳压器这两款超低IQ开关稳压器均可为瑞萨8/16位超低功耗MCU RL78产品家族、搭载Arm® Cortex®-M内核的32位MCU RA产品家族以及适用于可穿戴设备和能量采集应用的嵌入式控制器RE产品家族供电。 支持旁路模式的ISL9122A升降压稳压器的关键特性 · 超低IQ <1.3 μA和较低的7nA关机电流,延长电池寿命 · 轻载时可实现高效率(84%@10μA),峰值效率为97%,以减少功耗和温升 · 自动和可选的直通模式降低了IQ · 1.8V至5.5V的宽输入电压范围,适用于多种电池供电的应用 · 可调输出电压范围达1.8V至5.375V,步长值为25mV · 最大输出电流可达500mA(Vout=3.3V,Vin=3.6V) · 采用1.8mm x 1.0mm WLCSP或3mm x 2mm DFN超小尺寸封装,节省电路板空间 · 仅需三个外部组件:电感、输入电容和输出电容 · 全面的过电流、短路和过热保护 供货信息 ISL9122A现可从瑞萨电子全球分销商处购买,每1,000片批量时价格为每片0.89美元(8引脚DFN封装)和每片0.78美元(8焊点WLCSP封装)。 瑞萨还提供两款ISL9122A评估板,用于设计人员评估该产品的功能与性能。具有3.3V默认输出(DFN)的ISL9122AIRN-EVZ和具有3.3V默认输出(WLCSP)的ISL9122AIIN-EVZ,价格均为70美元。

    时间:2020-10-14 关键词: 瑞萨电子 供电 转换器

  • 还不懂PWM和PFM?轻松搞定这两个电源设计概念!

    PWM 和PFM 是两大类DC-DC 转换器架构 每种类型的性能特征是不一样的 重负载和轻负载时的效率 负载调节 设计复杂性 EMI / 噪声考虑 做电源设计的应该都知道PWM和PFM这两个概念,开关电源的控制技术主要有三种: (1)脉冲宽度调制(PWM); (2)脉冲频率调制(PFM); (3)脉冲宽度频率调制(PWM-PFM)。 PWM:(pulse width modulation)脉冲宽度调制 脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的,除了PWM型,还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下,通过电压反馈调整其占空比,从而达到稳定输出电压的目的。 PFM:(Pulse frequency modulation) 脉冲频率调制 一种脉冲调制技术,调制信号的频率随输入信号幅值而变化,其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号,因此,PFM也叫做方波FM PWM是频率的宽和窄的变化,PFM是频率的有和无的变化,PWM是利用波脉冲宽度控制输出,PFM是利用脉冲的有无控制输出。 其中PWM是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式,它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式,现在市场上有多款性能好、价格低的PWM集成芯片;PFM具有静态功耗小的优点,但它没有限流的功能也不能工作于连续导电方式。 与PWM相比,PFM的输出电流小,但是因PFM控制的DC/DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作,所以消耗的电流就会变得很小。因此,消耗电流的减少可改进低负荷时的效率。PWM在低负荷时虽然效率较逊色,但是因其纹波电压小,且开关频率固定,所以噪声滤波器设计比较容易,消除噪声也较简单。 若需同时具备PFM与PWM的优点的话,可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器。此功能是在重负荷时由PWM控制,低负荷时自动切换到PFM控制,即在一款产品中同时具备PWM的优点与PFM的优点。在备有待机模式的系统中,采用PFM/PWM切换控制的产品能得到较高效率。 -END- | 整理文章为传播相关技术,版权归原作者所有 | | 如有侵权,请联系删除 | 【1】必备!最全电路基础知识讲解 【2】51单片机时钟电路原理 【3】天天在用的ADC,内部原理你了解吗? 【4】一文看懂亚太四大半导体市场的崛起 【5】讲解的真牛逼!视频告诉你开关电源原理 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-29 关键词: 电源设计 转换器

  • 升压转换器的功率翻倍提高,这是怎么做到的?

    点击蓝字进入亚德诺半导体,然后右上角“设为标星”吧~ 工程界普遍认为,当升压转换器必须提供高输出电压、在低输入电压下工作、提供高升压比或支持高负载电流时,需使用多相位功能。相比单相位设计,多相位升压设计有多项优势,包括:提高效率、改善瞬态响应,以及降低输入和输出电容值(因为电感纹波电流,以及输入和输出电容中的纹波电流降低),使得整个升压转换器动力系统组件上的热应力降低。 设计多相位升压转换器时,简单之处在于连接输入电源和输出电轨,以减小输入/输出滤波器的尺寸,并且降低其成本。难点则在于连接误差放大器的输出和相位控制器的反馈引脚,以确保实现平衡均流和正确的相位同步。这两种信号对噪声极其敏感,即使采用非常精细的布局,也会受到升压转换器应用中典型的尖峰电流和电压变化影响。一些升压控制器具备多相位功能,可以解决此问题,但很多都没有。 对于没有多相位电路的控制器,LT8551 多相位升压转换器相位扩展器可以和主控制器的开关组件一同工作,并检测其状态,以此解决该问题。LT8551可以复制其功能,测量主控制器的电感电流,并调整每个附加相位中的电感电流。 LT8551提供高输入/输出电压(高达80 V),能够构建高功率升压转换器(包括提供双向电流的转换器),因此非常适合汽车和工业应用。 转换器的功能 图1和图2显示基于LT8551相位扩展器的完整解决方案。为了说明其功能,将该相位扩展器U1分为三个子电路:U1.1、U1.2和U1.3。接口U1.1与主控制器U2和任何外部信号通信。功率级U1.2和U1.3实施真实的功率转换,并管控MOSFET开关。图1和图2所示U1的这三个部分都集成在LT8551控制器中。 图1. LT8551相位扩展器U1.1连接至主控制器U2的接口。该解决方案的四个附加(扩展)电源相位如图2所示。 图2. LT8551电源部分U1.2和U1.3的电路原理图。LT8551连接至主升压控制器的接口如图1所示。VIN = 6 V 至 46 V, VOUT = 48 V (30 A时)。 主控制器U2检测流经FB引脚的输出电压。它还通过将ITH引脚当做误差放大器的输出来完善峰值电流模式控制功能。所有高阻抗电路(关闭FB引脚)和噪声敏感型组件(关闭ITH引脚)都紧邻U2,且不与外部组件连接。使用这种方法,可以实现紧凑且防噪声的布局。 LT8551并未使用典型的反馈和误差放大器信号来扩展相位,而是使用繁杂(但更坚固)的开关状态检测方案。子电路U1.1利用栅极驱动电压的可靠信号BG和TG,以及主控制器的开关节点信号 SW来管控由U1.2和U1.3驱动的动力系统构成的四个相位。控制器U1负责均衡所有相位(扩展器和主控制器)之间的电感电流。这是通过测量每个通道的输出电流来完成的(通过对应的电流 检测ISPx、ISNx引脚,以及连接至U2的SENSE+和SENSE–的ISP和ISN端口)。INTVCC和自举电压(BOOST)信号也被纳入控制方程。 图1和图2所示的原理图显示了最多具有五个相位的升压转换器的简化配置。LT8551可用于将几乎所有单相位升压控制器扩展至最多具有18个相位,且相应成倍增加其输出功率。在超过五个 相位的配置中,一个LT8551作为主控制器,其他的LT8551控制器则作为从控制器。主控制器的CLK1信号与主从控制器同步,CLK2信号则定义后续相位的相位角度,最多可达18个独有角度。18个相位的限制不一定会限制通道的数量,如果通道可以共用相同的相位角度,那么电源相位的数量也基本不受限制。 图1和图2所示的动力系统配置包括N通道功率MOSFET Q1至Q20、电感L1至L5,以及输入和输出滤波器。转换器的效率如图3所示,最大输出电流为30 A,输出电压 VOUT = 48 VV,输入电压VIN = 24 V。负载电流应降低至低于VIN,以限制输入电流和热应力。负载电流降额曲线如图4所示。LT8551包含内部电感电流平衡电路,在相位之间提供出色的均流,从±6%至±10%(最大值)。 图3. 在对流冷却(无空气流动)情况下,VIN = 24 V时的转换器效率。 图4. 转换器输入电压与负载电流降额曲线。 为了降低两个控制器的热应力,尤其是在更高电压下,需使用辅助电源(AUX)。一种解决方案如LT8551的示意图所示。 图5所示为DC2896A-B评估电路图片,包含指定的主相位和扩展相位。扩展相位的热影像如图6所示。 图5. 基于LT8551的演示电路DC2896A-B。 图6. 在对流冷却(无空气流动)情况下,基于LT8551的演示电路的热影像。25 A时, VIN = 24 V, VOUT = 48 V 。 结论 LT8551相位扩展器为电源设计人员提供灵活工具,通过扩展开关相位来构建高功率、高效率的升压转换器,直到达到所需的功率限值。高频率(高达1MHz)有助于最小化电源组件的尺寸,集成式栅极驱动器,以及精确的电感电流监测和均衡则可以防止出现饱和,并在板表面均匀散热。 如果你需要ADI Power技术支持,这里有个专区供你提问~ 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-29 关键词: 信号 转换器

  • Diodes 公司推出适用负载点应用的 18V、6A 同步降压转换器

    Diodes 公司发布的AP62600 同步直流对直流降压转换器,适用于负载点 (POL) 转换的应用,如电视、显示器、白色家电、家用电器、消费性电子产品以及大规模集成电路。 AP62600 提供高达 6A 的输出,供应电压为 4.5V 至 18V,整合内建的高侧与低侧 MOSFET,分别为 36mΩ 与 14mΩ 导通电阻。 AP62600 是基于 Diodes 推出的 AP64xxx (40V) 与 AP63xxx (32V) 直流对直流转换器而扩充,进一步发挥同级极佳的 EMI 效能。AP62600 专有的闸极驱动器搭配快速的瞬时反应,可减少高频辐射 EMI 与切换节点振铃现象。 尽管 AP62600 在功能方面高度整合,但封装尺寸仍仅有 2mm x 3mm,可在极小型的产品上使用。 400kHz、800kHz 与 1.2MHz 的可选切换频率为工程团队提供了更大的灵活性,有助于优化组件、提升效率,或是设计更为精巧的外型。 本产品配备供电良好的指示器,提醒使用者可能面临的故障状况。可编程的软启动模式可控制上电时的涌浪电流,有助设计人员使用多个 AP62600 为大型集成组件(如FPGAs、ASIC、DSP和微处理器)供电时实现电源排序。 在所有负载情况下,转换器以脉冲频率调变 (PFM) 模式运作,均可实现高效率。另提供其他模式,包括脉宽调变 (PWM) 以获得极佳涟波效能,以及超声波模式 (USM),避免在轻负载情况下出现噪音。 AP62600SJ-7 采用 V-QFN2030-12 封装。

    时间:2020-09-27 关键词: diodes 同步降压转换器 转换器

  • 拒绝输入电压的影响!双极性、双向电源的高性能转换器解决方案送给你

    时间:2020-09-18 关键词: 电源设计 转换器

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