一文看懂DCDC拓扑原理

任何电子产品都离不开电源的设计,其中DCDC是使用频率最高的。

DCDC共分三种,降压电路,升压电路,升降压电路,常用的是前两种。

降压电路,将系统输入电压,比如常规的5V,12V,24V,48V等,降到5V,3.3V,2.5V,1.8V,1.2V等,供不同种类的IC使用。

升压电路,将系统输入电压,比如3.3V,5V等,升到12V,24V等。

经验之谈:要掌握DCDC电源,能够进行合理的设计,需要先掌握不同电路的拓步结构,拓扑结构是基础,基础打好了,才能不断的深入理解。

基础检验方法:熟练的手绘出拓扑,明白各个元器件的作用,理解DCDC电源工作时的交流与直流环路。

下面是我手绘的:

 

BUCK:



此拓扑结构几乎是所有DCDC降压电路的模型,深入理解了这个拓扑结构,对原理设计,PCB设计,EMC设计,调试等帮助非常大,甚至达到不需要调试的境界常规电源经验之谈 <wbr>- <wbr>DC <wbr>to <wbr>DC拓扑结构

原理分析:

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1、开关管导通时,环路由Vi,S,L,C构成。 此时负载由Vi供电,Vi同时还对电感L进行充电;

2、开关管断开时,环路有L,C,D构成。S断开时,由于电感L的电流不能突变,在电感两端产生感应电压,感应电压继续给负载供电,通过二极管D形成回路。

器件分析:

1、S,产品PWM波的关键器件,如果断路,输出电压为0V;如果短路,输出电压为Vi,将烧毁负载元器件;

2、L,降压的核心器件,如果断路,输出电压0V;如果短路,输出电压为Vi,将烧毁负载元器件;

3、C,稳定输出电压的作用;

4、D,续流二极管,开关管断开时,给L的的续流提供回路,如果断路,输出电压出现尖峰,偏低等;如果短路,将损坏开关管。

原理设计分析:

分析发现,输出电压与PWM的占空比有关,占空比越大,开关管截至时间越长,VI供电的时间越长,输出电压越高, 公式如下: Vo = Vi*D。 D通常取值0.2至0.8

PCB设计分析:

原则,使环路最小,环路越小,辐射越小。

 

BOOST:

此拓扑结构几乎是所有DCDC升压电路的模型,深入理解了这个拓扑结构,对原理设计,PCB设计,EMC设 计,调试等帮助非常大,甚至达到不需要调试的境界常规电源经验之谈 <wbr>- <wbr>DC <wbr>to <wbr>DC拓扑结构

原理分析:

1、开关管导通时,环路由Vi,L,S构成。 此时Vi对L充电,负载由C供电;

2、开关管断开时,环路有Vi,L,D,C构成。S断开时,由于电感L的电流不能突变,在电感两端产生感应电压,感应电压与Vi合在一起给负载供电,同时对C充电。

器件分析:

1、S,产品PWM波的关键器件,如果断路,输出电压为Vi;如果短路,电感烧毁;

2、L,升压的核心器件,如果断路,输出电压0V;如果短路,电源将短路;

3、C,稳定输出电压的作用,由于S导通时,完全由C给负载供电,所以C需要的容值比较大,否则,纹波很大;

4、D,整流二极管,如果断路,输出电压0V;如果短路,输出不稳定。

原理设计分析:

分析发现,输出电压与PWM的占空比有关,占空比越大,开关管截至时间越长,Vi与L的感应电压供电的时间越长,输出电压越高, 公式如下: Vo = Vi*(1/(1-D))。   Dmax = 0.9, Vomax = 10*Vi

PCB设计分析:

原则,使环路最小,环路越小,辐射越小。

                                             

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