可使方案一次过的DC/DC开关电源的设计秘籍

时间:2022-03-17来源:佚名

负电源的好坏很大程度上影响电子测量装置运行的性能,严重的话会使测量的数据大大偏离预期。目前,电子测量装置的负电源通常采用抗干扰能力强,效率高的开关电源供电方式。以往的隔离开关电源技术通过变压器实现负电压的输出,但这会增大负电源的体积以及电路的复杂性。而随着越来越多专用集成DC/DC控制芯片的出现,使得电路简单、体积小的非隔离负电压开关电源在电子测量装置中得到了越来越广泛的应用。因此,对非隔离负电压开关电源的研究具有很高的实用价值。

传统的非隔离负电压开关电源的电路拓扑有以下两种,如图1、图2所示。图3是其滤波输出电容的充电电流波形。由图3可见,采用图2结构的可获得输出纹波更小的负电压电源,并且在相同电感峰值电流的情况下其带负载能力更强。由于图2的开关器件要接在电源的负极,这会使得其控制电路会比图1来得复杂,因此在市场也没有实现图2电路结构(类似于线性稳压电源调节芯片7915功能)的负电压开关电源控制芯片。

为了弥补现有非隔离负电压开关电源技术的不足,以获得一种带负载能力强、输出纹波小的非隔离负电压开关电源,本文提出一种采用Boost开关电源控制芯片LT1935及分立元件实现了图2所示原理的基于峰值电流控制的新型非隔离负电压DC/DC开关电源。

图1传统的非隔离负电压开关电源电路结构1

图2传统的非隔离负电压开关电源电路结构2

图3两种开关电源滤波电容的充电电流波形

工作原理分析

本文设计的非隔离负电压DC/DC开关电源如图4所示,负电源工作在连续电流模式。当电源控制器LT1935内部的功率三极管导通时,直流电源给输出电感L1和输出电容C1充电。当电源控制器LT1935内部的功率三极管关断时,输出电感L1中的电流改由通过肖特基二极管VD1提供的低阻抗回路继续给输出电容C1充电直至下一个周期电源控制器LT1935内部的功率三极管再次导通。可见电容C1在输出电感L1储存能量和释放能量的过程中均获得充电,从而减小了输出纹波电压。同时,在CCM条件下,输出电流在LT1935内部功率三极管的导通和关断期间均通过输出电感L1,这很大程度上抑制了输出电流的波动,降低了输出纹波电流的影响,进而大大增加系统的带负载能力和效率。

反馈控制回路采用了峰值电流控制。相比传统的电压控制,峰值电流控制一方面能很好的改善电源的动态响应,另一方面还能实现快速的过电流保护,很大程度上提高了系统的可靠性。由于采用了电源控制器LT1935,其内部集成了峰值电路控制电路和斜坡补偿电路,非隔离负电压DC/DC开关电源反馈回路设计即转换为补偿网络设计,进而大大简化了反馈回路的设计。

为防止过高的直流电源对电源控制器的危害,这里使用稳压管VD2和VD3实现过电压保护。

图4非隔离负电压DC/DC开关电源硬件电路图

补偿网络

1、非隔离负电压开关电源小信号建模

从本质上来讲,本文介绍的非隔离负电压DC/DC开关电源为非隔离负电压Buck开关电源,其等效功率级电路原理图如图5所示,这里考虑了输出滤波电容的等效串联电阻Resr对系统的影响。

图5 非隔离负电压Buck开关电源等效功率级电路原理图

图6给出图5利用平均电路法建立的非隔离负电压Buck开关电源CCM大信号模型。设Vi为输入电压的稳态值,Vo为输出电压的稳态值,Vpc为受控电压源两端电压的稳态值,Ii为输入电流的稳态值,IL为输出电感电流的稳态值,D为占空比的稳态值。

图6 非隔离负电压Buck开关电源CCM大信号模型

引入上述稳态值对应的小信号扰动。

根据等式(5)和等式(6),即可得到图7所示的用理想变压器表示非隔离负电压Buck开关电源的CCM小信号模型。

图7 非隔离负电压Buck开关电源CCM小信号模型

2、补偿网络设计

相关阅读

夜景灯光工程为酒店打造温馨的夜间环境

酒店 夜景灯光工程 是指针对酒店墙面、室外花木等整体自然环境的照明解决方案。从而达到净化环境、提升整体美感的实际效果。酒店可以吸引消费者的注意力,在夜间有正确的引导...
2022-08-04
夜景灯光工程为酒店打造温馨的夜间环境

景观照明设计如何打造才能让人们满意?

景观照明设计 结合周边景观和周边环境的特点,以夜间照明的形式表达独特的景观形式和空间内涵,重塑夜景观风格及其独特的视觉效果。从夜晚的灯光可以看出这个城市经济是否发达...
2022-07-29
景观照明设计如何打造才能让人们满意?

城市照明专项规划的重要性及意义

城市照明 是城市基础设施和城市管理的重要内容,具有多方面的功能效益。加强城市照明工作,首要的任务是编制城市照明专项规划,以此作为指导和依据,实施城市夜景照明 工程建设...
2022-07-15

夜景照明规划的基本原则

夜景照明 的规划师城市总体规划的一部分,照明景点、景区的分布,照明原则与要求应纳入城市总体规划,与城市总体规划同步进行,分布实施。夜景照明是利用灯光重塑城市的夜间景...
2022-07-15

隧道照明中存在的问题

在城市的机动车交通道路上设置照明的目的是为机动车驾驶人员创造良好的视觉环境,以求达到保障交通安全、提高交通运输效率、降低犯罪活动和美化城市夜晚环境的效果。其 隧道照...
2022-07-15

热销商品

聚氨酯优力胶牛筋垫片PU垫片缓冲垫圆形密封垫圈减震垫O型垫 加工

聚氨酯优力胶(PU)牛筋垫片是一种高性能弹性密封减震元件,采用优质聚氨酯材料精密加工而成。具有优异的耐磨性、抗撕裂性、耐油性和耐老化性能,适用于高负荷、高频振动...
5

扎丝,葡萄扎丝、扎丝绑丝、铁丝扎带、电镀锌铁丝扎线、捆扎铁丝

扎丝是一种广泛应用于农业、园艺、建筑和包装等领域的金属绑扎材料,常见类型包括葡萄扎丝、扎丝绑丝、铁丝扎带、电镀锌铁丝扎线和捆扎铁丝等。其中,葡萄扎丝专为葡...
9.3

内六角扳手高硬度加长球头六棱六方扳手3456781012mm平头小空间

内六角扳手高硬度加长球头六棱六方扳手,专为狭小空间作业设计,提供3、4、5、6、7、8、10、12mm多种规格,满足不同需求。采用优质合金钢材质,经热处理工艺,硬度高、耐磨...
2.55

橡胶包边条u型骨架密封条机械钣金桥架防割手装饰护口保护条卡条

橡胶包边条U型骨架密封条是一种广泛应用于机械、钣金、桥架等金属边缘的安全防护配件。其采用优质橡胶材质,内嵌U型钢骨架,兼具柔韧性与结构强度,可牢固卡装在金属板...
1.28

O型圈密封圈丁睛胶圈油封氟胶硅胶圈高压耐磨橡胶超大O型胶圈大全

O型圈密封圈是一种广泛应用于机械、液压、气动及管道系统中的关键密封元件。本产品涵盖丁腈胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、硅胶(VMQ)等多种材质,具备优异的耐油、耐高温、耐腐蚀...
1

网站栏目