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開關(guān)穩(wěn)壓器作為電子設(shè)備電源管理的核心部件,其電壓控制精度、效率和功耗直接影響設(shè)備性能與續(xù)航。在眾多控制策略中,脈沖寬度調(diào)制(PWM) 和脈沖頻率調(diào)制(PFM) 是應(yīng)用最廣泛的兩種方式。二者通過不同的脈沖調(diào)節(jié)邏輯實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定,分別適配不同的負(fù)載場(chǎng)景和性能需求。本文將深入剖析兩種技術(shù)的工作原理、關(guān)鍵特性、優(yōu)勢(shì)短板及典型應(yīng)用,為電源設(shè)計(jì)提供參考。
在電子設(shè)備向高頻化、高功率密度發(fā)展的趨勢(shì)下,開關(guān)穩(wěn)壓器的電磁干擾(EMI)問題成為制約系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素。開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲特性與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)密切相關(guān),其核心差異源于功率傳輸路徑、開關(guān)動(dòng)作模式及寄生參數(shù)的耦合效應(yīng)。本文將系統(tǒng)分析 Buck、Boost、Buck-Boost 及反激式(Flyback)四種主流拓?fù)涞脑肼暽蓹C(jī)理、特性差異,并探討工程優(yōu)化策略。
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本文介紹了一種進(jìn)行控制回路仿真的簡(jiǎn)便方法,使用LTspice?可以輕松生成波特圖。
在射頻(RF)技術(shù)、計(jì)量學(xué)等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景中,都需要極低噪聲的電源電壓。本文將闡釋并對(duì)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與一種創(chuàng)新的高集成度設(shè)計(jì)方案,致力于為敏感的負(fù)載提供超低噪聲電源。新技術(shù)不僅帶來了更緊湊的設(shè)計(jì),使用起來也更加便捷。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷邁向納米級(jí)工藝節(jié)點(diǎn),芯片的集成度日益提高,功能愈發(fā)強(qiáng)大。然而,納米級(jí)工藝在帶來諸多優(yōu)勢(shì)的同時(shí),也給模擬電源設(shè)計(jì)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的電源架構(gòu)難以滿足納米級(jí)工藝下芯片對(duì)電源性能、效率和面積的嚴(yán)苛要求。在此背景下,低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)與開關(guān)穩(wěn)壓器的混合架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生,成為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的有效解決方案。
開關(guān)穩(wěn)壓器補(bǔ)償器?是一種用于改善開關(guān)穩(wěn)壓器性能的設(shè)備,主要通過調(diào)整其頻率響應(yīng)來優(yōu)化其在不同條件下的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。
為增進(jìn)大家對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器的認(rèn)識(shí),本文將對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器的基本原理、開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)組成等內(nèi)容予以介紹。
對(duì)于電源設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員需要執(zhí)行良好的PCB布局并規(guī)劃有效的配電網(wǎng)絡(luò)。此外,設(shè)計(jì)人員需要確保將嘈雜的數(shù)字電路電源與關(guān)鍵的模擬電路電源和電路分開。
當(dāng)電源包含開關(guān)穩(wěn)壓器以將電能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式并具有必要特性時(shí),稱為開關(guān)模式電源(SMPS)。該電源用于從DC i/p電壓或未調(diào)節(jié)的AC獲得調(diào)節(jié)的DC o/p電壓。
本文是系列文章中的第二篇,該系列文章將討論常見的開關(guān)模式電源(SMPS)的設(shè)計(jì)問題及其糾正方案。本文旨在解決DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器的反饋級(jí)設(shè)計(jì)中面臨的復(fù)雜難題,重點(diǎn)關(guān)注檢測(cè)電阻器(RSENSE)元件。RSENSE對(duì)于確保反饋網(wǎng)絡(luò)(負(fù)責(zé)維持輸出電壓)接收來自電感電流的準(zhǔn)確信號(hào)而言至關(guān)重要。失真的信號(hào)可能會(huì)使電感紋波看起來比實(shí)際更大或更小,從而導(dǎo)致反饋網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)意外行為。
在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中,開關(guān)穩(wěn)壓器作為電源管理系統(tǒng)的核心部件,其穩(wěn)定性和可靠性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)至關(guān)重要。而接地設(shè)計(jì)作為電路設(shè)計(jì)中的重要一環(huán),對(duì)于開關(guān)穩(wěn)壓器的性能有著直接的影響。特別是在處理模擬地(AGND)和數(shù)字地(PGND)的接地問題時(shí),更是需要謹(jǐn)慎考慮。
為增進(jìn)大家對(duì)穩(wěn)壓器的認(rèn)識(shí),本文將對(duì)穩(wěn)壓器的操作方法以及穩(wěn)壓器的具體分類予以介紹。
如今,幾乎每個(gè)電路都需要使用多個(gè)不同的電源電壓。因此,我們必須設(shè)計(jì)合適的電源管理架構(gòu),以提供所需的不同電壓軌,而通常做法是使用多個(gè)根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器原理工作的電壓轉(zhuǎn)換器。在該設(shè)計(jì)方法中,每個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器都需要一個(gè)電感。對(duì)最終產(chǎn)品來說,它所使用的PCB尺寸越小越好,以盡可能降低相關(guān)成本。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),常用方法是采用集成路線。將電路集成到芯片中對(duì)以低功耗運(yùn)行的開關(guān)穩(wěn)壓器和線性穩(wěn)壓器十分有效。有大量高度集成的組合式開關(guān)穩(wěn)壓器IC可供選擇,通常也被稱為電源管理集成電路(PMIC)。圖1為高度集成的DC-DC轉(zhuǎn)換器ADP5014。
開關(guān)穩(wěn)壓器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為更高或更低的輸出電壓。為此,需要使用電感來暫時(shí)儲(chǔ)存電能。電感的尺寸取決于開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率和流經(jīng)電路的預(yù)期電流。究竟應(yīng)如何正確選擇電感值?可以使用包含電感電流紋波的常用公式來確定電感值。在大部分開關(guān)穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)手冊(cè),以及大部分應(yīng)用筆記和其他說明文本中,電感電流紋波建議在標(biāo)稱負(fù)載工作的30%。這意味著在標(biāo)稱負(fù)載電流下,電感電流波峰和電感電流波谷分別比平均電流高15%和低15%。為何選擇30%的電感電流紋波或電流紋波比(CR)可以說是不錯(cuò)的折衷方案?
當(dāng)設(shè)計(jì)中需要優(yōu)先考慮并盡可能減少EMI(電磁干擾)時(shí),線性穩(wěn)壓器可以算得上一種低噪聲解決方案,但考慮到散熱和效率要求其并不適用于該種場(chǎng)景,反而需要選擇開關(guān)穩(wěn)壓器。即使在對(duì)EMI敏感的應(yīng)用中,開關(guān)穩(wěn)壓器通常也是輸入電源總線上的第一個(gè)有源元件,無論下游變換器如何,它都會(huì)顯著影響整個(gè)轉(zhuǎn)換器的EMI性能。到目前為止,還沒有明確的途徑來確??梢酝ㄟ^電源IC的選取可以抑制EMI并達(dá)到效率要求。LT8614 Silent Switcher?穩(wěn)壓器現(xiàn)在做到了這一點(diǎn)。
市場(chǎng)上有數(shù)千款不同的開關(guān)穩(wěn)壓器,用戶會(huì)基于不同的參數(shù)選擇所需的類型,例如輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、最大輸出電流,以及許多其他參數(shù)。本文ADI將針對(duì)電流模式進(jìn)行介紹,這是數(shù)據(jù)手冊(cè)中常見的一項(xiàng)重要特性,同時(shí)還會(huì)分析此模式的優(yōu)缺點(diǎn)。