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開(kāi)關(guān)模式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器電源的效率入門

2079478 2022-11-18 | pdf | 233.97KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

介紹介紹轉(zhuǎn)換效率是所有開(kāi)關(guān)模式電源 (SMPS) 的首要考慮因素，但對(duì)于那些以延長(zhǎng)電池壽命為主要目標(biāo)的便攜式設(shè)備而言更為重要。對(duì)于難以進(jìn)行熱管理的緊湊型設(shè)計(jì)，或者在關(guān)注供電成本的產(chǎn)品中，高效率也是必不可少的。轉(zhuǎn)換效率是所有開(kāi)關(guān)模式電源 (SMPS) 的首要考慮因素，但對(duì)于那些以延長(zhǎng)電池壽命為主要目標(biāo)的便攜式設(shè)備而言更為重要。對(duì)于難以進(jìn)行熱管理的緊湊型設(shè)計(jì)，或者在關(guān)注供電成本的產(chǎn)品中，高效率也是必不可少的。為了在 SMPS 中實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)換效率，了解這些轉(zhuǎn)換器中的基本功率損耗機(jī)制以及可以采取哪些措施來(lái)減輕它們的影響是有幫助的。此外，熟悉有助于提高效率的 SMPS IC 功能使工程師能夠做出明智的選擇。將解釋影響 SMPS 效率的基本因素，并提供有關(guān)如何開(kāi)始新設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。我們從一些介紹性材料開(kāi)始，然后轉(zhuǎn)向特定的開(kāi)關(guān)元件功率損耗。為了在 SMPS 中實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)換效率，了解這些轉(zhuǎn)換器中的基本功率損耗機(jī)制以及可以采取哪些措施來(lái)減輕它們的影響是有幫助的。此外，熟悉有助于提高效率的 SMPS IC 功能使工程師能夠做出明智的選擇。將解釋影響 SMPS 效率的基本因素，并提供有關(guān)如何開(kāi)始新設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。我們從一些介紹性材料開(kāi)始，然后轉(zhuǎn)向特定的開(kāi)關(guān)元件功率損耗。效率期望效率期望能量損失是能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中不可避免的一部分。盡管無(wú)法實(shí)現(xiàn) 100% 的高效系統(tǒng)，但設(shè)計(jì)良好的電源可以實(shí)現(xiàn)非常顯著的效率，接近 90 年代中期到較高的百分比。能量損失是能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中不可避免的一部分。盡管無(wú)法實(shí)現(xiàn) 100% 的高效系統(tǒng)，但設(shè)計(jì)良好的電源可以實(shí)現(xiàn)非常顯著的效率，接近 90 年代中期到較高的百分比。大多數(shù)電源 IC 的基準(zhǔn)效率可以通過(guò)檢查設(shè)備數(shù)據(jù)表中的典型工作特性來(lái)獲得。在 Maxim 的數(shù)據(jù)表中，該數(shù)據(jù)可以作為實(shí)際測(cè)量結(jié)果。這應(yīng)該適用于任何 IC 供應(yīng)商數(shù)據(jù)，但我們只能為我們自己的數(shù)據(jù)提供擔(dān)保。大多數(shù)電源 IC 的基準(zhǔn)效率可以通過(guò)檢查設(shè)備數(shù)據(jù)表中的典型工作特性來(lái)獲得。在 Maxim 的數(shù)據(jù)表中，該數(shù)據(jù)可以作為實(shí)際測(cè)量結(jié)果。這應(yīng)該適用于任何 IC 供應(yīng)商數(shù)據(jù)，但我們只能為我們自己的數(shù)據(jù)提供擔(dān)保。一個(gè)示例 SMPS 是圖 1一個(gè)示例 SMPS 是圖 1中的降壓轉(zhuǎn)換器電路，它可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 97% 的效率，并且即使在輕負(fù)載下也能保持高效率。中的降壓轉(zhuǎn)換器電路，它可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 97% 的效率，并且即使在輕負(fù)載下也能保持高效率。如此高效率的數(shù)字是如何實(shí)現(xiàn)的？了解所有 SMPS 共有的基本損耗是一個(gè)很好的開(kāi)始。這些損耗主要發(fā)生在開(kāi)關(guān)元件（MOSFET 和二極管）中，通常較小程度地發(fā)生在電感器和電容器中。然而，當(dāng)使用特別低成本（和高電阻）的組件時(shí)，電感器和電容器損耗可能會(huì)更加顯著。如此高效率的數(shù)字是如何實(shí)現(xiàn)的？了解所有 SMPS 共有的基本損耗是一個(gè)很好的開(kāi)始。這些損耗主要發(fā)生在開(kāi)關(guān)元件（MOSFET 和二極管）中，通常較小程度地發(fā)生在電感器和電容器中。然而，當(dāng)使用特別低成本（和高電阻）的組件時(shí)，電感器和電容器損耗可能會(huì)更加顯著。對(duì)于 IC，可選擇控制架構(gòu)選項(xiàng)和組件集成等對(duì)抗效率損失的特殊功能。例如，圖 1 中的電路采用了多種損耗最小化功能，包括同步整流、集成低電阻 MOSFET、低靜態(tài)電流消耗和脈沖跳躍控制架構(gòu)。隨著本文的展開(kāi)，將討論這些的好處。