變換器在眾多電子器件中實(shí)際應(yīng)用還是比較頻繁的，因此深入了解變換器，對(duì)于每位工程師是很有必要的。在此和大家分享關(guān)于如何完美設(shè)計(jì)BUCK變換器，又該從哪個(gè)角度去理解雙輸出SPEIC變換器？感興趣的請(qǐng)看正文！

一、buck變換器

(一)buck變換器總電路原理

此次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)BUCK變換器的主電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，所選擇的全控型器件為P-MOSFET。查閱相關(guān)資料，可以使用以脈寬調(diào)制器SG3525芯片為主的控制電路來(lái)產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，從而來(lái)控制P-MOSFET的通斷。然后通過(guò)設(shè)計(jì)以IR2110為主芯片的驅(qū)動(dòng)電路對(duì)P-MOSFET進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電路需要使用兩個(gè)輸出電壓恒定為15V的電源來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)芯片工作。

同時(shí)采用電壓閉環(huán)，將輸出電壓進(jìn)行分壓處理后將其反饋給控制端，由輸出電壓與載波信號(hào)比較產(chǎn)生PWM信號(hào)，達(dá)到負(fù)反饋穩(wěn)定控制的目的，得到電路的原理框圖1所示。

圖1 總電路原理框圖

(二)電路基本結(jié)構(gòu)

下圖2所示為BUCK型DC/DC變換器的基本結(jié)構(gòu)，此電路主要由虛線框內(nèi)的全控性開(kāi)關(guān)管T和續(xù)流二極管D以及輸出濾波電路LC構(gòu)成。對(duì)開(kāi)關(guān)管T進(jìn)行周期性的通、斷控制，便能將直流電源的輸入電壓Vs變換成為電壓Vo輸出給負(fù)載。

圖2 Buck變換器的電路結(jié)構(gòu)

(三)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

1. 主芯片介紹

考慮到IR2110它兼有光耦隔離和電磁隔離，且電路芯片體積小，集成度高，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，內(nèi)設(shè)欠壓封鎖，而且其成本低，易于調(diào)試，并設(shè)有外部保護(hù)封鎖端口等的優(yōu)點(diǎn)，在此次設(shè)計(jì)中采用IR2110作為主驅(qū)動(dòng)芯片。

IR2110內(nèi)部功能由三部分組成：邏輯輸入;電平平移及輸出保護(hù)。如上所述IR2110的特點(diǎn)，可以為裝置的設(shè)計(jì)帶來(lái)許多方便。尤其是高端懸浮自舉電源的設(shè)計(jì)，可以大大減少驅(qū)動(dòng)電源的數(shù)目，即一組電源即可實(shí)現(xiàn)對(duì)上下端的控制。其內(nèi)部電路圖如圖3所示。

圖3 IR2110內(nèi)部電路

2. 主芯片外圍電路設(shè)計(jì)

雖然IR2110的主要優(yōu)點(diǎn)是一組電源即可實(shí)現(xiàn)對(duì)上下端的控制，但遺憾的是在此次BUCK變換電路的設(shè)計(jì)中只用到了一個(gè)開(kāi)關(guān)管，故沒(méi)有充分體現(xiàn)出IR2110的優(yōu)點(diǎn)。

考慮到設(shè)計(jì)方便，選取12腳作為輸入端，1腳作為輸出端，將2腳接到P-MOSFET開(kāi)關(guān)管的S極，這樣便可以使IR2110正常驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管了。

二、雙輸出SEPIC變換器

雙輸出SEPIC(Single-Ended Primary Inductance Converter- 單端初級(jí)電感變換器)變換器電路示于圖1,在此電路中采用Linear公司降壓變換器 LT1767。

現(xiàn)在,通信裝置的尺寸正在不斷地縮小,而數(shù)據(jù)率繼續(xù)提高。這使得在敏感信號(hào)電路附近建造一個(gè)小型、有效的開(kāi)關(guān)電源增加了困難。LT1767就是針對(duì)此問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。1.25MHz開(kāi)關(guān)頻率是大于很多系統(tǒng)的帶寬。

若需要,Sync引腳可用于進(jìn)一步提高工作頻率到最高2MHZ,使開(kāi)關(guān)噪聲不進(jìn)入任何特別敏感的頻段。高開(kāi)關(guān)頻率可降低輸入和輸出濾波元件的尺寸并且可采用片電感,從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本。LT1769主要特性還包括:2.7V~25V寬工作電源范圍、1.5A最大開(kāi)關(guān)電流限制、內(nèi)部欠壓鎖定、關(guān)斷模式(靜態(tài)電流6μA)。

上圖是一個(gè)雙輸出SEPIC變換器,只有一個(gè)磁元件產(chǎn)生5V和-5V雙輸出。圖中所示的兩個(gè)電感器繞在單個(gè)BH環(huán)形磁芯上。5V輸出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)的降壓變換器。若沒(méi)有C4 -5V拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)單的與降壓變換器耦合的反激變換繞法。C4構(gòu)成SEPIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)改善了調(diào)整率和有助于L1A和L1B之間均分電流。沒(méi)有C4,則繞組L1B上的電壓相對(duì)L1A變化,這是由于相對(duì)負(fù)載和耦合損耗所致。C4為保持在繞組L1B上的相等電壓提供一低阻抗通路,這改善了調(diào)整度。上圖中的L1是帶兩個(gè)繞組的單磁芯BH Electronics#511-1013。D1和D3是ON Semiconductor公司的MBRD140。假若負(fù)載可能到零,則可用1K~5K的預(yù)加載來(lái)改善負(fù)載調(diào)整率。

以上便是此次給大家?guī)?lái)的“變換器”相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)BUCK變換器的設(shè)計(jì)方法以及SPEIC變換的相關(guān)知識(shí)具備一定的了解。