新闻中心

EEPW首页 > 电源与新能源 > 设计应用 > 现代设计中电源子系统的创建(下)

现代设计中电源子系统的创建(下)

作者:时间:2013-08-09来源:网络收藏

多数工程师在设计耐用的开关时都会遇到困难。第一个问题是稳定性。复杂控制回路的稳定是一个令人怯步的工作,因为很多都需要输出电压中的一个纹波才能正常工作。其它问题还有次谐波振荡,必须将一个跃升信号注入基准。当大容值陶瓷电容器价格降至合理范围时,很多工程师会用它们代替输出电解电容器。陶瓷电容器有很低的 ESR(等效串联电阻),基本上没有引起振荡的纹波电压。纹波电压本身可能违背设计要求,例如在为模拟电路供电时。这个问题需要作后置稳压,或者使用附加的电感阻尼方法。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/174844.htm

图5发热图显示继流二极管D1是电路中最热的元件

噪声是另一个常见问题,它会散发到输入或输出电源线上,或以电磁辐射方式发射到周围空间。设计者可能没有注意到这个问题,而直到量产前送FCC 和 CE做测试时才发现,这是最糟的情况。设计者可以采用多种技术,将这个噪声与外界和系统其它部分屏蔽开来。不过最好的方法是在第一地点就不产生噪声,其次才是尝试在几十、几百个终端用户设备中作屏蔽。

与线性稳压器一样,发热也是开关的问题。多数降压稳压器都会在继流二极管上产生更多热量,而不是在 FET 上。美国国家半导体公司的WEBENCH在线设计工具给出的热量图显示,二极管 D1 是电路板上最热的元件,它正在加热邻近的 IC(图 5)。为了减少继流二极管产生的热量,同步降压稳压器采用第二支异相 FET 代替了二极管。

上述大部分问题都可以溯源到不恰当的印制电路板布局。现在有几篇文章在讨论一个优良的开关稳压器布局时易犯的错误。工程师应利用公司内制造稳压 IC 的应用工程人员的优势。如果应用工程师先审查你的设计和布局,然后再送去制造,就可以避免相当多的挫折和混乱。

脱机稳压器

到此为止,本文讨论的都是 DC/DC 转换器。另一类转换器是从交流电获得电。交流电一般取自民用交流电源线;因此转换器是脱机供电。其它设计采用隔离拓扑结构,从原电源用经典整流电路给出一个或多个电源。Allegro、On、STMicro、Power Integrations 和德州仪器公司 Unitrode 部门制造这类型的器件。脱机电源也有一些问题,包括浪涌电流和谐波电流。浪涌电流是在关闭输入开关的瞬间,为输入电容器充电的大量电流。这个电流可以威胁到整流二极管,造成电容器过早失效。解决这个问题的方法包括在输入端串接 NTC(负温度系列)器件。这些器件在低温时有大电阻。当输入电流进入电容器时,器件被加热,电阻下降。它的缺点是工作温度可以达到 190°C,并且对环境温度很敏感。

脱机电源的第二个问题是输入电容器会产生大的电流尖峰。这些尖峰在每个线路周期完成。用 PFC 可以降低这些尖峰,欧洲销售的电源产品都必须带 PFC。记得要给电解电容器加保险丝。如果在量产前未能通过 UL 着火温度测试,那么其后果与未通过 FCC 和 CE EMI/RFI(电磁干扰/射频干扰)测试一样是灾难性的。

使用开关 IC的脱机稳压器的另一个通常问题是起动电路的静态电流。必须在任何振荡和稳压开始前为芯片提供 5V ~ 10V 的电压。因此,往往要用一个大功率电阻器将这个电压送至芯片。如果将电阻器跨接在 170V 或更高直流总线与 5V 或 10V IC 电源线路之间,则会产生相当大的功耗。此时,设计者可以用 500V Supertex 耗尽型 FET,但这种方法可能不适合低成本电源。有些供应商(例如 Power Integrations)开发了一些替代结构来解决这个问题。该公司营销副总裁 Doug Bailey 说:“采用集成功率晶体管的解决方案可以使用高压 MOSFET 作为分压器,从控制部分获得能量,而在低电压时只有少量电流分流。Power Integrations 已将这种方案用于所有开关 IC 中,工作得都很好。”


上一页 1 2 下一页

关键词: 转换器 直流

评论


相关推荐

技术专区

关闭