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開關(guān)模式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器電源的效率入門

2079478 2022-11-18 | pdf | 233.97KB | 次下載 | 免費

資料介紹

介紹介紹轉(zhuǎn)換效率是所有開關(guān)模式電源 (SMPS) 的首要考慮因素，但對于那些以延長電池壽命為主要目標的便攜式設備而言更為重要。對于難以進行熱管理的緊湊型設計，或者在關(guān)注供電成本的產(chǎn)品中，高效率也是必不可少的。轉(zhuǎn)換效率是所有開關(guān)模式電源 (SMPS) 的首要考慮因素，但對于那些以延長電池壽命為主要目標的便攜式設備而言更為重要。對于難以進行熱管理的緊湊型設計，或者在關(guān)注供電成本的產(chǎn)品中，高效率也是必不可少的。為了在 SMPS 中實現(xiàn)最大轉(zhuǎn)換效率，了解這些轉(zhuǎn)換器中的基本功率損耗機制以及可以采取哪些措施來減輕它們的影響是有幫助的。此外，熟悉有助于提高效率的 SMPS IC 功能使工程師能夠做出明智的選擇。將解釋影響 SMPS 效率的基本因素，并提供有關(guān)如何開始新設計的指導。我們從一些介紹性材料開始，然后轉(zhuǎn)向特定的開關(guān)元件功率損耗。為了在 SMPS 中實現(xiàn)最大轉(zhuǎn)換效率，了解這些轉(zhuǎn)換器中的基本功率損耗機制以及可以采取哪些措施來減輕它們的影響是有幫助的。此外，熟悉有助于提高效率的 SMPS IC 功能使工程師能夠做出明智的選擇。將解釋影響 SMPS 效率的基本因素，并提供有關(guān)如何開始新設計的指導。我們從一些介紹性材料開始，然后轉(zhuǎn)向特定的開關(guān)元件功率損耗。效率期望效率期望能量損失是能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中不可避免的一部分。盡管無法實現(xiàn) 100% 的高效系統(tǒng)，但設計良好的電源可以實現(xiàn)非常顯著的效率，接近 90 年代中期到較高的百分比。能量損失是能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中不可避免的一部分。盡管無法實現(xiàn) 100% 的高效系統(tǒng)，但設計良好的電源可以實現(xiàn)非常顯著的效率，接近 90 年代中期到較高的百分比。大多數(shù)電源 IC 的基準效率可以通過檢查設備數(shù)據(jù)表中的典型工作特性來獲得。在 Maxim 的數(shù)據(jù)表中，該數(shù)據(jù)可以作為實際測量結(jié)果。這應該適用于任何 IC 供應商數(shù)據(jù)，但我們只能為我們自己的數(shù)據(jù)提供擔保。大多數(shù)電源 IC 的基準效率可以通過檢查設備數(shù)據(jù)表中的典型工作特性來獲得。在 Maxim 的數(shù)據(jù)表中，該數(shù)據(jù)可以作為實際測量結(jié)果。這應該適用于任何 IC 供應商數(shù)據(jù)，但我們只能為我們自己的數(shù)據(jù)提供擔保。一個示例 SMPS 是圖 1一個示例 SMPS 是圖 1中的降壓轉(zhuǎn)換器電路，它可實現(xiàn)高達 97% 的效率，并且即使在輕負載下也能保持高效率。中的降壓轉(zhuǎn)換器電路，它可實現(xiàn)高達 97% 的效率，并且即使在輕負載下也能保持高效率。如此高效率的數(shù)字是如何實現(xiàn)的？了解所有 SMPS 共有的基本損耗是一個很好的開始。這些損耗主要發(fā)生在開關(guān)元件（MOSFET 和二極管）中，通常較小程度地發(fā)生在電感器和電容器中。然而，當使用特別低成本（和高電阻）的組件時，電感器和電容器損耗可能會更加顯著。如此高效率的數(shù)字是如何實現(xiàn)的？了解所有 SMPS 共有的基本損耗是一個很好的開始。這些損耗主要發(fā)生在開關(guān)元件（MOSFET 和二極管）中，通常較小程度地發(fā)生在電感器和電容器中。然而，當使用特別低成本（和高電阻）的組件時，電感器和電容器損耗可能會更加顯著。對于 IC，可選擇控制架構(gòu)選項和組件集成等對抗效率損失的特殊功能。例如，圖 1 中的電路采用了多種損耗最小化功能，包括同步整流、集成低電阻 MOSFET、低靜態(tài)電流消耗和脈沖跳躍控制架構(gòu)。隨著本文的展開，將討論這些的好處。