降压型PWM模式DCDC开关电源的分析和设计72页word.docx
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降压型PWM模式DCDC开关电源的分析和设计72页word
第二章DC-DC转换器的拓扑结构和工作原理
其实,任何一门学科都离不开死记硬背,关键是记忆有技巧,“死记”之后会“活用”。
不记住那些基础知识,怎么会向高层次进军?
尤其是语文学科涉猎的范围很广,要真正提高学生的写作水平,单靠分析文章的写作技巧是远远不够的,必须从基础知识抓起,每天挤一点时间让学生“死记”名篇佳句、名言警句,以及丰富的词语、新颖的材料等。
这样,就会在有限的时间、空间里给学生的脑海里注入无限的内容。
日积月累,积少成多,从而收到水滴石穿,绳锯木断的功效。
2.1DC-DC转换器的拓扑结构
一般说来,“教师”概念之形成经历了十分漫长的历史。
杨士勋(唐初学者,四门博士)《春秋谷梁传疏》曰:
“师者教人以不及,故谓师为师资也”。
这儿的“师资”,其实就是先秦而后历代对教师的别称之一。
《韩非子》也有云:
“今有不才之子……师长教之弗为变”其“师长”当然也指教师。
这儿的“师资”和“师长”可称为“教师”概念的雏形,但仍说不上是名副其实的“教师”,因为“教师”必须要有明确的传授知识的对象和本身明确的职责。
开关式DC-DC转换器一般由主电路和控制电路组成。
其中王电路进行功率转换,是开关电源的核心部分,它包括功率开关管、整流管、电感、电容和负载电阻等元件。
功率开关管和整流管作为开关工作,导通时工作在线性区,其源漏压降很小。
控制电路的作用是驱动大功率的开关晶体管,使主电路输出合适的电压,并实现过温、过流、欠压等保护功能指标的检测。
宋以后,京师所设小学馆和武学堂中的教师称谓皆称之为“教谕”。
至元明清之县学一律循之不变。
明朝入选翰林院的进士之师称“教习”。
到清末,学堂兴起,各科教师仍沿用“教习”一称。
其实“教谕”在明清时还有学官一意,即主管县一级的教育生员。
而相应府和州掌管教育生员者则谓“教授”和“学正”。
“教授”“学正”和“教谕”的副手一律称“训导”。
于民间,特别是汉代以后,对于在“校”或“学”中传授经学者也称为“经师”。
在一些特定的讲学场合,比如书院、皇室,也称教师为“院长、西席、讲席”等。
开关电源按照主电路中各元件拓扑组合的不同可以分为:
降压式(Buck)转换器、升压式(Boost)转换器、降压-升压式(Buck-boost)转换器,其结构分别如下图所示:
1)降压CBuck)转换器:
U飞N
Ml
T
LOGICControl
VOUT
图2-1BUCK变换原理图
降压式转换器是将作为功率开关管的MOS晶体管或者双极型晶体管放置在输入和输出之间,通过调节控制信号的占空比或者对开关的频率进行控制,输出直流电压的平均值。
Buck转换器之所以被称为降压式转换器,是因为它的输出电压总是低于输入电压。
当功率开关管Ml导通时,输入电源VIN给电感L充电,回路中的电流呈线性增加,此时电容C处于充电状态。
输入电源VIN提供的电能被用在了两个方面,一是直接提供给负载,以保证输出电压的稳定;一是以磁能的形式存储到电感L上,其存储的能量用于在功率开关管Ml关断时仍然可以为负载持续提供电能:
当功率开关管Ml关断时,由于电感电流不能突变。
因此,电感将通过续流二极管Dl对输出端的负载进行续流供电。
此时原本存储在电感中的能量被释放出来,而电容也开始放电,以保持输出电压VOUT不变。
根据对功率开关管的开关频率的进行控制CPFM模式)、或者是对开关占空比进行控制CPWM模式)、
10
自举电容。
其作用是,当芯片输出电压Vsw为低电平的时候,电源通过BS端口
向自举电容充电:
当Vsw变为高电平的时候,BS端口的电压被抬得更高。
使得
Q40的BE结反向截止。
由于驱动电路负荷较大,即在BS与sw两端口之间所接的电容数值较大(约为10nF)。
为了能在芯片上电的过程中能够较快的对该电容进行充电,放大器需要较大偏置电流以实现该目的。
因此我们设计一个尾电流补偿电路,由M52和R24、R25组成,在芯片上电时,LVDD_PO阳的输出为高电平,使得M52导通,此时R24与R25和R26形成并联,为放大器提供二个较大的尾电流。
使放大器具有足够的驱动能力。
在上电一段时间后,LVDD_POR4的输出变为低电平,使得R24和R25对地的通路断开,这样就可以降低放大器在日常工作时的功耗。
图3-19显示的是数字电源模块的版图
图3-19数字电路电源模块版图
以上就是内部电源模块的三个子模块的设计。
误差放大器的版图如图3一21所示
图3-21误差放大器的版图
气
射极放大之后,导致A点电位下降。
同理,当B点电位上升时,c点电位下降,A点电位上升,最终导致C点电位上升。
由于运算放大器的闭环特性是负反馈,所以运放电路的输入端可以满足"虚短"特性,即在正常工作区内A点电位VA等于B点电位VB。
由该电路的偏置部分决定了流过M246"'M249的源漏电流126、127、128、129
相等,即:
1.,=1=1
=1...
=V7D-VDI:
'/"'I"'"
吨咀,,
。
叫"
CVL'LOL72xRS8(3-20)
其中VBEQ22是三极管Q22的阂值电压,如果忽略基区宽度调制效应,可以认为VBEQ22近似不变,因此偏置电流126、127、128、129也是固定值。
3.4.3峰值电流检测电路的版图
图3-26峰值电流检测电路的版图
54
4.3本芯片的功能布局与版图设计
下面就分别就是芯片的整体功能布局和版图设计:
图4-3为芯片的整体版图。
图4-4和表4-1为芯片PIN引脚名称和相关描述。
图4-5和表4-2为芯片整体布局和功能子模块的相关信息。
图4-3芯、片整体版图
FB
COMP
EN
GNDIN
SW
SSBS
图4-4芯片PIN引脚分布图
表4-1PIN引脚描述
编号
PIN引脚名
描述
FB
反馈电压引脚:
由输出电压经外界电阻分压得到。
2
COMP
补偿引脚:
外接RC补偿网络,内接误差放大器输出端。
3
EN
便能号!
脚:
大于阔值电压时,芯片才能正常工作。
4
SS
软启动寻|脚:
外接电容,可由此设置软启动的时间长度。
5
BS
Bootstrap:
与SW问连有一电容,限制SW引脚电压低于5V
6
SW
输出引脚:
分别连接电感和同步整流管
7
IN
输入引脚:
提供输入电压
8
GND
地电位:
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