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细说DC-DC转换器的抗干扰性(1)

作者:时间:2013-05-16来源:网络

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175208.htm

这里我会分几篇文章来详细讨论的抗干扰性这一主题,第一讲我们来简单聊聊

自从电子学诞生以来,就流传着一句老话…“所有问题都是DC问题。”

当然,DC指“直流”,即中穿过导体由A点至B点的单向电流。我们知道,这里所说的“问题”意思很简单,就是…问题。那么,为什么所有问题都是DC问题呢?

我们知道,电流和电子简单来说是完整系统中,各种导体和器件中的电流产生的能量。因此,归根结底是一种能量转换。能量是做功的能力,以两种形式存在:1)势能和2)动能。势能是一种非活动状态的蓄能 (如电池端子间的电压)。动能是势能转变为活动状态时产生的能量 (如电流穿过灯泡)。电子学简单来说是通过控制各种导体中的电流,将势能 (电压) 转变为动能 (电流) 的科学! 欧姆‘DC定律’必须始终满足能量转换才能产生作用!因此,输入与输出之间的每一部分,无论是否具备AC功能,必须出色设计电路的DC结构,才能有效支持无论何种形式的能量转换。换句话说,如果电路DC设计不良,不可能实现AC性能。

这种情况给设计师造成极大压力,需要在电源与接地之间“模拟设计”的基础上,掌握多学科领域高水平专业技术。相对于各种输入信号,要想在各种电压条件下以低噪声转换直流 (DC),首先需要选择正确的DC-DC。DC-DC有各种尺寸和类型:包括线性、开关模式和磁电等不同类型。而且,升压 (步升) 和降压 (步降) 功能采用类型各异的能量转换电路。正确了解这些电路类型,可以避免使用时性能下降。后面,我们可以分析行业领导者推出的器件,如国家半导体公司最近推出的Simple Switcher电源模块。

“所有问题都是DC问题…”,在考虑DC-DC时了解这一点,可以为良好的电路设计奠定基础。

第二讲:线性调节器

线性调节器是所有DC-DC最基础的器件。线性调节器是一种稳压器,相对于在“非线性”开关模式区域工作的开关调节器(我们将在后面讨论这种器件),线性调节器在“线性区域”工作。线性调节器必须满足为负载提供额定电源 (低噪声达到可接受水平),同时降低输出阻抗的要求,以使电压增益不受负载阻抗值的影响。线性调节器起可变电阻的作用,调节分压网络,以保持恒定的输出电压,同时提供各种负载电流。

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图1

图1所示为线性调节器原理图。图中所示为“串联”线性调节器电路,因为调节器件 (晶体管Q) 与负载R2串联。电路调节齐纳二极管DZ输出电压 (因为晶体管基极电流是齐纳管至R1偏置电流的很小一部分)。晶体管发射极输出电压低于齐纳管电压一个二极管压降,并有足够的电流增益高输出值Iout (经R2)。尽管电路具有良好的输出电压调节能力 (只要Q在线性区域工作),但仍会感应负载、电源变量(Vs)、噪声和电源纹波。其中有些问题可以采用负反馈电路感应电路输出来解决,其他时候,这个电路往往用作电压基准,支持更加先进的线性调节器设计。设计或选择线性调节器时,还必须慎重考虑电噪声、电源Vs至Vout产生的纹波,以及调节器输出中可能耦合的共模电压。

例如,选择线性调节器时,必须认真确定电路功率要求和稳压器输出特性。以国家半导体公司LM340/LM78XX系列三端正压调节器为例,这类线性调节器是业界具有基础设计要素的标准器件。一般情况下,部分器件规定了固定输入电压条件下的固定输出电压 (一般Vs-Vout>2V),以及最大固定输出负载电流Iout。

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