DC-DC变换器元器件的选择
时间:08-14 09:45 阅读:1059次
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简介:本文主要介绍了DC-DC变化器组成的元器件以及如何选择。
一、元器件的选择
DC-DC电源变换器的三个元器件 :
1)开关:无论哪一种DC/DC变换器主回路使用的元件只是电子开关、电感、电容。电子开关只有快速地开通、快速地关断这两种状态。只有快速状态转换引起的损耗才小,目前使用的电子开关多是双极型晶体管、功率场效应管,逐步普及的有IGBT管,还有各种特性较好的新式的大功率开关元件。
2)电感:电感是开关电源中常用的元件,由于它的电流,电压相位不同,因此理论损耗为零。电感常为储能元件,也常与电容公用在输入滤波器和输出滤波器上,用于平滑电流,也称它为扼流圈。其特点是流过它上的电流有“很大的惯性”.换句话说,由于“磁通连续性”,电感上的电流必须是连续的,否则将会产生很大的电压尖峰波。电感为磁性元件,自然有磁饱和的问题,多数情况下,电感工作在线性区,此时电感值为一常数,不随端电压与流过的电流而变化。但是,在开关电源中有一个不可忽视的问题,就是电感的绕线所引起的两个分布参数(或称寄生参数)的现象。其一是绕线电阻,这是不可避免的;其二是分布式杂散电容,随绕线工艺、材料而定。杂散电容在低频时影响不大,随频率提高而渐显出来,到一频率以上时,电感也许变成电容的特性了。如果将杂散电容集成为一个,则从电感的等效电路可看出在一角频率后的电容性。
3)电容:电容是开关电源中常用的元件,它与电感一样也是储存电能和传递电能的元件。但对频率的特性却刚好相反。应用上,主要是“吸收”纹波,具平滑电压波形的作用。实际上的电容并不是理想的元件。电容器由于有介质、接点与引线,形成一个等效串联内电阻ESR.这种等效串联内电阻在开关电源中小信号控制上,以及输出纹波抑制的设计上,起着不可忽视的作用。另外电容等效电路上有一个串联的电感,它在分析电路器滤波效果时非常重要。有时加大电容值并不能使电压波形平直,就是因为这个串联寄生电感起着副作用。电容的串联电阻与接点和引出线有关,也与电解液有关。常见铝电解电容的成分为AL2O3,导电率比空气的大七倍,为了能提高电容量,把铝箔表面做成有规律的凸凹不平状,使氧化膜表面积加大,加入的电解液可在凸凹面上流动。普通的铝电解电容在高频脉动电流大幅度增加下,高频阻抗温度上升较大,成了开关电源长寿命的瓶颈。所谓好电容耐反波电流,耐温升,ESR值小。电容电解液受温度影响,温度升高,电阻减小,即电容串联电阻减小,则是理想的。温度升高,等效串联电阻加大,导致电容寿命减短,这是普通铝电解电容的缺点。为改善这一缺点,将电解液覆盖在氧化膜表面后将其干燥形成固体式电解质电容,即“钽电容”.
2.器件选择要点
只如果外接开关管,最好选择开关三极管或功率MOS管,注意耐压和功耗。如果开关频率很高,电感可选用多线并绕的,以降低趋肤效应的影响。续流二极管一般选恢复时间短、正向导通电压小的肖特基二极管,但要注意耐压。如果输出电压很小(零点几伏),就必须使用MOS管续流。输出滤波电容一般使用高频电容,可减小输出纹波同时降低电容的温升。在取样电路的上臂电阻并一个0.1~1μf电容,可以改善瞬态响应。电源设计的器件选择需要注意以下几点:
1)选择设计灵活性较大的DC/DC变换器,扩大电路设计的范围;
2)低消耗电流、高效率可延长电池的使用寿命;
3)可使用小型的外接元器件,实现产品小型化;
4)有力的技术支持工具。