硬件特訓(xùn)班問題解答【57問-3】
1. DCDC芯片的占空比是輸出電壓除以輸入電壓,那么當(dāng)負(fù)載電流增加的時候,占空比是增加的,為什么不等于輸出比輸入了呢?
(1)首先我需要糾正一點(diǎn)在開關(guān)電源的3種基本拓?fù)渲校挥衎uck開關(guān)電源其占空比=Vout/Vin
(2)而其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其占空比≠Vout/Vin,有一句話叫如有雷同純屬巧合,只不過很多人都對Buck開關(guān)電源比較熟悉所以就認(rèn)為所有拓?fù)涞拈_關(guān)電源其占空比duty = Vout/Vin,其實并非如此
(3)大家學(xué)習(xí)開關(guān)電源首先要把開關(guān)電源的最基本的3種拓?fù)涓愕梅浅J煜げ判校f先占 空比的定義=ton/(ton + toff)
(4)然后開關(guān)電源其有伏秒原則即Von*ton = Voff*toff,伏秒原則其本質(zhì)其實是在整個PWM周期內(nèi),電感在ON和OFF期間其△I相等
(5)然后由3和4我們就能夠得出其不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其通用的占空比的公式duty=Voff/(Von+Voff)
(6)而不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其Von和Voff是不相同的,所以最終其不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其占空比是不一樣的
(7)所以最終我們不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到的結(jié)構(gòu)如下圖:
(8)我們在來分析另外一個問題,但負(fù)載電流增加的時候,首先是Vo變化,Vo變化而Vin不變化,所以占空比就發(fā)生變化,其占空比仍然遵循我們上述規(guī)律公式
2. DCDC芯片輸入和輸出的電容容值怎么計算?
A.首先我們對于電容有一個公式C=Q/V==>△C=△Q/△V; △Q = △I*△t==> △C=△I*△t/△V
B.所以不管是輸入電容還是輸出電容,其關(guān)鍵還是要求出△I,即紋波電流,而紋波電流我 們根據(jù)電流紋波率r以及具體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等然后就可以求出來,然后我們△t是可以預(yù)估的,最后我們就能求出一個電容值
C.但是我們也要考慮降額的問題,同時重點(diǎn)關(guān)注電容里面的紋波電流的參數(shù)
D.電流紋波率我們在進(jìn)行開關(guān)電源設(shè)計的時候我們一般都是假定r=0.4,這是一個最理想的值
3. DCDC芯片輸入輸出的大電容和小電容在布局上是先大后小嗎?
A.首先大小電容并聯(lián)針對于不同的情況我們要做不同的考量
B.針對于電源IC的地方,我們一般都是先大后小,為什么呢?因為我們之所以這樣做的原因主要其實是出于阻抗特性的考慮,一般情況下,PCB走線如果過程則其寄生的電感成分在高頻下會使得電容的濾波能力大打折扣,甚至完全喪失濾波效能,得不償失,而小電容更容易產(chǎn)生這樣的問題,所以基于此的話我們在IC電源處都是先打后下
C.針對于開關(guān)電源而言:輸入我們是先小后大,輸出電容是先大后小。針對于開關(guān)電源這種應(yīng)用,其針對于電容而言其存在最大的風(fēng)險其實是紋波電流,紋波電流這一參數(shù)對于電容的使用壽命非常巨大,對于開關(guān)電源中我們有高頻開關(guān),在開關(guān)不斷地通斷過程中就會產(chǎn)生比較大的高頻紋波電流進(jìn)而產(chǎn)生比較大的紋波電壓,進(jìn)而在電容的ESR產(chǎn)生大量的熱,電容過熱就有可能有失效的風(fēng)險,所以在靠近開關(guān)結(jié)點(diǎn)的附近其會有非常大的電流波動,而這種電流波動對于電容而言損害非常大,對于小電容而言,如果其靠近開關(guān)結(jié)點(diǎn)布置,則其紋波電流很有可能會超過其額定值,最終很快損害,所以針對于開關(guān)電源而言,其電容布置的宗旨就是大電容靠近開關(guān)節(jié)點(diǎn),小電容遠(yuǎn)離開關(guān)接點(diǎn)不管是輸入端還是輸出端
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