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DCDC转换器芯片的技术参数

发布时间:2020-07-21 18:01:42 阅读: 来源:镀锌板带厂家

输入、输出与效率

本文引用地址:转换器的输入电压要求在特定的范围里,输入电压太低,无法提供足够的能量,输入电压太高,芯片无法承受。LDO工作效率随着输入电压增加而减少,而DC-DC芯片效率与输入电压关系不大,这是DC-DC最大的优点之一。

输出电流能力是内含FET的DC-DC转换器的的最重要的参数,ON的DC-DC器件NCP3102能输出高达10A的电流,可满足您对电源的苛刻要求。

效率定义为输出功率除以输入功率,而更高的效率意味着高效的电源管理,ON的DC-DC器件NCP1595效率高达95%。

软启动

硬启动电路刚开始工作时,由于输出电容上并没有积蓄能量,因此电压很低,电路的反馈回路检测到低电压值时,将会采用最宽的PWM来尽快使输出电压上升,但是此过程由于反馈回路反应很快,因此容易造成电流过冲,损坏电路元件。

应用软启动技术,优点在于:

输出电压上升的速度减慢,启动电流得到控制,从而保护了负载;

大大降低了对前级电源瞬输出态功率的要求;

ON大部分的器件支持软启动技术。

上下电顺序控制

建立和维持合适的电源环境对系统的正常运行至关重要,特别是FPGA、DSP、ARM等处理器的设计中,为了避免闩锁、浪涌电流或I/O争用等问题,可能需要多达4到5路或更多个电源按照规定的顺序和斜率进行上下电。此外,许多应用还要求上电顺序和缓上电斜率可调节,以适应各种不同的情况。

NCP3120/3221/3122/3123集成上下电控制功能,而且还支持级联工作。

电压模式控制和电流模式控制

控制开关DC-DC变换器的反馈回路和稳压特性有两种方法:电压模式控制和电流模式控制。

在电压模式控制中,变换器的占空因数正比于实际输出电压与理想输出电压之间的误差差值;在电流模式控制中,占空因数正比于额定输出电压与变换器控制电流函数之间的误差差值(控制电流可以是非隔离拓扑结构中的开关电流或隔离拓扑结构中的变压器初级电流)。

电压模式控制只响应输出(负载)电压的变化。这意味着变换器为了响应负载电流或输入线电压的变化,它必须“等待”负载电压的相应变化。这种等待延迟会影响变换器的稳压特性。

假若可以在单个变换周期内响应负载电流的变化,则“等待”问题和与电压模式控制有关的相应负载调整补偿可以消除,而用电流模式控制可以做到这点。电流模式控制在逐个脉冲上控制输出电流,换言之,电流模式控制比电压模式控制有着更优越的输入瞬态响应和输出瞬态响应。

开关模式与频率

DC-DC转换器工作频率越高意味着外部电路体积更小,能提供更高的功率密度,在一定程序上,输出波纹也会变小。

PWM (pulse width modulation) 脉冲宽度调制:控制频率恒定而脉冲宽度可变。这种调制方式应用得最广泛。

PFM (pulse frequency modulation) 脉冲频率调制:基准振荡器的导通时间固定,而频率可变。在负载比较轻的时候这种调制方式用得比较多。

ON的DC-DC器件NCP1526、NCP1522B、NCP1523B工作频率高达3000KHz。

根据国内外发展现状,无铅封装的电子元件已经广泛使用,ON的DC-DC器件都可提供无铅绿色封装(Pb-Free)。

工作温度范围

ON的DC-DC器件提供商用级、工业级及汽车级的芯片。针对您的工作场合,选择合适的器件。

过热关断

DC-DC芯片里集成了MOSFET,大电流流经芯片就会发热,虽然芯片效率较高,芯片的发热可以得到有效控制。但是,为了保护自身,所有转换器芯片都集成了过热保护功能。器件如果在使用过程中自身温度过高,转换器会自动停止工作并等待温度降低到额定工作温度范围。

ON的DC-DC器件已经集成了过热关断功能。

集成度

随著半导体技术的发展,表面贴装的电感器、电容器以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低,DC-DC转换器体积越来越小。当出现了导通电阻很小的MOSFET后,不需要外部的大功率FET就可以输出很大功率,譬如ON的NCP3101(6A), NCP3102(10A)!

随着集成度的提高,许多新型DC-DC转换器仅需要外接几只电感器和滤波电容等就可以工作,简化了电路的设计和提高了产品的可靠性,如NCP1595等。

如何提高DC-DC转换器的抗干扰性?

DC-DC转换会形成大量潜在噪声源。线性和开关调节器本身会发射电噪声 (如热噪声、1/f噪声和散粒噪声)。热噪声是导体中的载流子随机热激励振动造成的。闪变噪声 (1/f) 是一种低频噪声。半导体器件中的1/f 噪声主要与材料表面特性有关。散粒噪声是电流不是平稳、连续地通过器件时产生的一种现象,实际是一些脉冲电流的总和 (载流子流动产生的,每一路载有一个电子电荷)。当然,除这些电噪声源外,开关频率处 (开关调节器中) 存在的输出电压尖峰脉冲,以及每类调节器 (线性和开关式) 频率范围内的输出负载,由于两类DC-DC转换器负载和线性调节特性的限制也会形成噪声。探测和检查噪声的发生及其频率,以便了解其对DC-DC转换器输出端供电器件的影响是最基本的要求

a必须认真确定电路功率要求和稳压器输出特性。

b通过增加必要的电源去耦电容,进一步滤除线性调节器输入和输出中不希望出现的纹波来加以改善, 去耦可以非常有效地滤除 (频带限制) 线性调节器的噪声功率

c必须认真考虑这种热量转换因素,减少热噪声

d电源设计最好考虑并联,而不是串联组件。防止噪声叠加

e实现电源“点对点布线”,即每个电源组件背面布线连接DC-DC转换器Vout,电源层布线接地。电源“点对点”布线实际迫使感应迹线与电源组件串联。这样,电感器有助于并可以实际起到滤除DC-DC转换器噪声,以及组件馈入DC-DC转换器Vout噪声的作用。以这种方法连接,电源电路组件彼此之间以及与DC-DC转换器可以隔离! 当然,电源电路接地绝不能采用这种连接方法。DC-DC转换器基准脚是GND端口 (Vin至Vout的公用基准)。如果您想将电路作为DC-DC转换器的基准,从而使其成为Vout和Vin的基准,地线不得含有感应,构成理想的接地层。这样可以保证基准电路! 当去耦电容放在组件电源引脚时,电容的分流作用可在需要交流电源时为组件电源引脚供电,同时将组件产生的噪声接地。正确设计电源层往往是PCB设计最主要的部分。

f请记住,地线是基准 (在尽可能大和宽的范围内记住这一点),其他所有线路都可以视为信号线,然后根据所需最大性能设计迹线!

g 如果涉及电源外部干扰应该可以考虑加金属屏蔽壳。

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