直流變換器電路組成結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則介紹

在這篇文章中，將對(duì)變換器" target="_blank">直流變換器的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹。

一、直流變換器組成結(jié)構(gòu)

1、主電路

又叫作功率模塊，是整個(gè)DC/DC變換器的主體。

2、驅(qū)動(dòng)模塊

對(duì)于控制芯片輸出的四路PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)說(shuō)，并不能直接驅(qū)動(dòng)四個(gè)功率開關(guān)管。所以，DC/DC變換器是需要配套一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管的。

直接耦合型驅(qū)動(dòng)電路的每一路輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)由兩個(gè)三極管組成的放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管，此種方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制部分與主電路的隔離。

脈沖變壓器耦合型驅(qū)動(dòng)電路是在直接耦合型的基礎(chǔ)上加上了一個(gè)脈沖變壓器，實(shí)現(xiàn)了控制電路與主電路的隔離，但是這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是變壓器的設(shè)計(jì)制作方面比較復(fù)雜。

為了更加方便地來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管，很多公司研制出驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片可以輸出較大的功率驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，而且隨著芯片的小型化發(fā)展，現(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)芯片體積非常小，有各種封裝形式。

3、控制模塊

主電路的反饋主要有三種控制模式，分別為電壓控制模式、峰值電流控制模式、平均電流控制模式。

電壓控制模式屬于電壓反饋，利用輸出電壓進(jìn)行校正，是單環(huán)反饋模式，輸出電壓采樣與輸入基準(zhǔn)電壓比較，輸出PWM波信號(hào)。

電壓控制模式設(shè)計(jì)以和運(yùn)用都比較簡(jiǎn)單，但是電壓控制模式?jīng)]有對(duì)輸出電流進(jìn)行控制，有一定的誤差存在，并且輸出電壓先經(jīng)過(guò)電感以及電容的濾波，使得動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較差。

峰值電流控制模式與電壓控制模式的區(qū)別在于，在峰值電流控制模式中，把電壓控制模式的那一路鋸齒波形轉(zhuǎn)換成了電感的瞬時(shí)電流與一個(gè)小鋸齒波的疊加，但是電感的瞬時(shí)電流并不能表示平均電流的情況。

平均電流控制模式屬于雙環(huán)控制方式，電壓環(huán)的輸出信號(hào)作為基準(zhǔn)電流與電感電流的反饋信號(hào)比較，設(shè)置誤差放大器，可以平均化輸入電流的一些高頻分量，輸出的經(jīng)過(guò)平均化處理的電流，再與芯片產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比較，輸出合適的PWM波形。

二、直流變換器設(shè)計(jì)原則

1、DC/DC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)第一原則

首先，我們應(yīng)該了解 DC/DC 電源和 DC/DC 轉(zhuǎn)換電路的分類。

DC/DC電源電路也稱為 DC/DC 轉(zhuǎn)換電路，主要功能是進(jìn)行輸入/輸出電壓轉(zhuǎn)換。不同的應(yīng)用領(lǐng)域有不同的規(guī)律，如PC，常用12V、5V、3.3v，模擬電路供電常用5V、15V，數(shù)字電路常用3.3v。目前的FPGA和DSP也使用 2V 以下的電壓，如1.8v、1.5v、1.2v等，在通信系統(tǒng)中也稱為二次電源。

DC/DC 轉(zhuǎn)換電路主要分為以下三類：

(1) 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路

(2) 線性(模擬)穩(wěn)壓 電路

(3) 開關(guān)式穩(wěn)壓 電路

2、DC/DC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)第二原則

齊納二極管是最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案。該穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但負(fù)載能力差，輸出功率小。選擇齊納二極管時(shí)，可按如下估算：

(1) Uz=Vout;

(2) Izmax=(1.5-3)ILmax

(3)輸入電壓=(2-3)輸出電壓

該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以抑制輸入電壓的擾動(dòng)，但由于受穩(wěn)壓器最大工作電流、輸出電壓的限制，不能同時(shí)調(diào)節(jié)，因此該電路適用于不需要輸出電壓的場(chǎng)合待調(diào)整，負(fù)載電流小，要求不高。

3、DC/DC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)第三原則

穩(wěn)壓電路的另一種形式 ，有些芯片對(duì)電源電壓要求較高，如AD DA芯片的參考電壓等，此時(shí)常用一些常用的電壓參考芯片如TL431、MC1403、REF02等。

TL431是最常用的基準(zhǔn)源芯片，具有良好熱穩(wěn)定性的三端可調(diào)分壓源。它的輸出電壓可以通過(guò)兩個(gè)電阻任意設(shè)置為 Vref(2.5v) 和 36V 之間的任何值。其他幾種參考電壓源芯片電路類似。

4、DC/DC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)第四原則

串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路知識(shí)：串聯(lián)穩(wěn)壓器是直流穩(wěn)壓器的一種，實(shí)際上是三端穩(wěn)壓器出現(xiàn)之前常見的直流供電方式。在三端穩(wěn)壓器出現(xiàn)之前，串聯(lián)穩(wěn)壓器通常有OP放大器和穩(wěn)壓二極管組成檢錯(cuò)電路。

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