DCS的案例
AC/DC、DC/DC轉換器基礎指南
二、DC/DC轉換器
何謂DC/DC轉換器？
DC/DC轉換器是一種將DC（直流）轉換為DC（直流）的元件，具體是指利用DC（直流）轉換電壓的元件。IC等電子元件各自的工作電壓范圍不同，因此需要轉換為相應的電壓。
生成電壓低于初始電壓的轉換器被稱為"降壓轉換器"；生成電壓高于初始電壓的轉換器被稱為"升壓轉換器"。
名稱說明
DC/DC轉換器是指將直流轉換為直流的裝置的名稱。
它常被稱為線性穩壓器或開關穩壓器等，以轉換方式的名稱命名。
降低電壓的電源裝置
降壓轉換器、Buck轉換器、Step?down轉換器
提高電壓的電源裝置
升壓轉換器、Boost轉換器、Step?up轉換器
升降電壓的電源裝置
升降壓轉換器、Buck-Boost轉換器
生成負電壓的電源裝置
負電壓轉換器、反轉轉換器、逆變轉換器
為何需要DC/DC轉換器？
插入插座進行工作的電氣產品需要使用將AC（交流）100V轉換為DC（直流）的"AC/DC轉換器"。
這是因為大部分半導體部件只能在DC下工作。
整機電路板上搭載的IC等具有各自固有的工作電壓范圍，電壓精度要求也不同。
通過電壓不穩的電源等供電會導致誤動作或特性劣化等異常。
因此，需使用"DC/DC轉換器"轉換為所需的電壓并實現穩定化。
通過DC/DC轉換器實現電壓穩定的裝置被稱為電壓穩壓器。
電源IC種類
電源IC大致分為線性穩壓器和開關穩壓器兩種。
作為其各自的輸出形式，線性穩壓器僅可降壓輸出比輸入電壓低的電壓。
展開 新能源汽車講解丨AC/DC、DC/DC轉換器基礎
首先，我們過一下AC（交流）和DC（直流）的概念、。
何謂AC
Alternating Current（交流）的首字母縮寫。
AC是大小和極性（方向）隨時間呈周期性變化的電流。
電流極性在1秒內的變化次數被稱為頻率，以Hz為單位表示。
何謂DC
Direct Current（直流）的首字母縮寫。
DC是極性（方向）不隨時間變化的電流。
①流動極性（方向）和大小皆不隨時間變化的電流通常被稱為DC。
②流動極性不隨時間變化，但大小隨時間變化的電流也是DC，
通常被稱為紋波電流 (Ripple current)。
一、AC/DC轉換器
何謂AC/DC轉換器？
AC/DC轉換器是指將AC（交流電壓）轉換成DC（直流電壓）的元件。
為什么需要AC/DC轉換器？
那是因為家庭住宅和樓房接收到的電壓是100V或200V的AC電壓。
然而大家大部分使用的電器是在5V或3.3V的DC電壓下工作的。
也就是說，如果不把AC電壓轉換成DC電壓，電器就不能工作。
其中也有電機、燈泡等可以用交流電壓驅動的產品，但電機與微控制器的控制電路連在一起，燈泡也變成節能LED，因此有必要進行ACDC轉換。
為什么傳輸的是AC電壓？
可能有人會認為“既然電器使用的是DC，那為什么不一開始就傳輸DC？”
展開 什么是 DC-DC 轉換？
DC-DC轉換器是一種電氣系統（設備），它將直流（DC）源從一個電壓電平轉換為另一個電壓電平。換句話說，DC-DC轉換器將直流輸入電壓作為輸入，并輸出不同的直流電壓。輸出直流電壓可以高于或低于直流輸入電壓。顧名思義，DC-DC轉換器僅適用于直流（DC）源，而不適用于替代電流（AC）源。
DC-DC轉換器也稱為DC-DC電源轉換器或電壓調節器。
圖片：DC-DC轉換器的工作原理
如果我們有兩個電氣系統，在不同的電壓水平下工作，一個高電平（140 V），另一個低電平（14 V），DC-DC轉換器可以將它們之間的電壓從高轉換為低或從低到高。從一個電壓電平到另一個電壓杠桿的轉換是在一些功率損耗的情況下完成的。根據DC-DC轉換器的工作點（電壓和電流）和轉換器的類型，效率可以在75%至95%或更高之間。
展開 DCS的發展歷史及DCS電子布線技術簡介
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 石油化工自動化、福建聯合石化
作 者 | 劉齊忠 郭金鳳
關鍵詞 | DCS系統 電子布線技術
共 3067 字 | 建議閱讀時間 14 分鐘
導 讀
進入21世紀以來，隨著微電子和網絡通信技術的發展及日益復雜化、大型化石化和煤化工工藝技術的需求，DCS得到了高度的重視和長足發展，應用越來越廣泛?？v觀目前DCS的應用情況，在用的技術主要有常規DCS（含無線智能儀表）、常規DCS/FFCS及DCS電子布線技術等。其中，電子布線技術是在2010年前后誕生并投入實際應用的、繼FF現場總線技術之后相對較新的DCS技術，并已連續在國內外石化及煤化工行業得到了成功的應用。
DCS技術發展及現狀
DCS自1975年問世以來，經過四十多年的發展，雖然在系統體系結構上沒有發生重大改變，但是經過不斷地發展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高?？偟膩碚f，DCS正在向著更加開放和高度集成、更加標準化和智能化的方向發展。
01
DCS的發展歷史
1975年至20世紀80年代前期為第一代產品。1975年美國Honeywell首次推出了其綜合分散控制系統TDC2000，從此，過程控制進入了集散系統的新時期。其特點是：注重控制功能的實現，可實現分散控制和集中監視；但人機界面功能弱、控制簡單、通信能力差、互換性差且成本高。
展開 
干貨｜DC-DC的PCB設計需要注意哪些點？
DC-DC的電路比LDO會復雜很多，噪聲也更大，布局和layout要求更高，layout的好壞直接影響DC-DC的性能，所以了解DC-DC的layout至關重要。
1. Bad layout
EMI，DC-DC的SW管腳上面會有較高的dv/dt， 比較高的dv/dt會引起比較大的EMI干擾；
地線噪聲，地走線不好，會在地線上面會產生比較大的開關噪聲，而這些噪聲會影響到其它部分的電路；
布線上產生電壓降，走線太長，會使走線上產生壓降，而降低整個DC-DC的效率；
2. 一般原則
開關大電流回路盡量短；
信號地和大電流地（功率地）單獨走線，并在芯片GND處單點連接；
① 開關回路短
下圖中紅色LOOP1為DC-DC高邊管導通，低邊管關閉時的電流流向；綠色LOOP2的為高邊管關閉，低邊管開啟時的電流流向；
為使這兩個回路盡量小，引入更少的干擾，需要遵從如下幾點原則：
電感盡量靠近SW管腳；
輸入電容盡量靠近VIN管腳；
輸入輸出電容的地盡量靠近PGND腳；
使用鋪銅的方式走線；
為什么要這么做？
展開 接地—升壓型DC/DC轉換器的PCB布局
關鍵要點：
? 在升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中，AGND和PGND需要分離。
? 原則上，升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中的PGND配置在頂層而無需分隔。
? 在升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中，如果分隔PGND而經由過孔在背面連接，則受過孔電阻和電感的影響，損耗和噪聲將會增加。
? 在升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中，多層電路板在內層或背面配置接地層時，需要注意與高頻開關噪聲較多的輸入端和二極管PGND之間的連接。
? 在升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中，頂層PGND與內層PGND的連接，要通過多個過孔連接，以降低阻抗，減少直流損耗。
? 在升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中，公共接地或信號接地與PGND的連接要在高頻開關噪聲較少的輸出電容器附近的PGND進行，不可在噪聲較多的輸入端或二極管附近的PGN連接。
—— The End ——
展開 干貨｜DC-DC的PCB設計需要注意哪些點？
實例
如下給出一個典型DC-DC BUCK電路的layout，SPEC中給出如下幾點：
輸入電容，高邊MOS管，和續流二極管形成的開關回路盡可能小和短；
輸入電容盡可能靠近Vin Pin腳；
確保所有反饋連接短而直接，反饋電阻和補償元件盡可能靠近芯片；
SW遠離敏感信號，如FB；
將VIN、SW，特別是GND分別連接到一個大的銅區，以冷卻芯片，提高熱性能和長期可靠性；
DC-DC BUCK典型電路
layout指導
4. 小結一下
DC-DC電路的layout至關重要，直接影響到DC-DC的工作穩定性和性能，一般DC-DC芯片的SPEC都會給出layout指導，可參考進行設計。
展開 干貨 | 一文講透DC-DC與LDO的原理和區別
DC/DC：
直流電壓轉直流電壓，嚴格來講，LDO也是DC/DC的一種，但目前DC/DC多指開關電源，具有很多種拓樸結構，如BUCK，BOOST等。
優點： 效率高，輸入電壓范圍較寬。
缺點： 負載響應比LDO差，輸出紋波比LDO大。
那么，DC/DC和LDO的區別是什么？
DC/DC轉換器一般由控制芯片，電桿線圈，二極管，三極管，電容構成， DC/DC轉換器為轉變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉換器。DC/DC轉換器分為三類： 升壓型DC/DC轉換器、降壓型DC/DC轉換器以及升降壓型DC/DC轉換器。
根據需求可采用三類控制：
PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲；
PFM控制型即使長時間使用，尤其小負載時具有耗電小的優點；
PWM/PFM轉換型小負載時實行PFM控制，且在重負載時自動轉換到PWM控制。
目前DC-DC轉換器廣泛應用于手機、MP3、數碼相機、便攜式媒體播放器等產品中。
DC-DC簡述原理
其實內部是先把DC直流電源轉變為交流電電源AC，通常是一種自激震蕩電路，所以外面需要電感等分立元件。 然后在輸出端再通過積分濾波，又回到DC電源，由于產生AC電源，所以可以很輕松的進行升壓跟降壓。 兩次轉換，必然會產生損耗，這就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的問題。
展開 干貨｜DC-DC的PCB設計需要注意哪些點？
DC-DC的電路比LDO會復雜很多，噪聲也更大，布局和layout要求更高，layout的好壞直接影響DC-DC的性能，所以了解DC-DC的layout至關重要。
1. Bad layout
● EMI，DC-DC的SW管腳上面會有較高的dv/dt， 比較高的dv/dt會引起比較大的EMI干擾；
● 地線噪聲，地走線不好，會在地線上面會產生比較大的開關噪聲，而這些噪聲會影響到其它部分的電路；
● 布線上產生電壓降，走線太長，會使走線上產生壓降，而降低整個DC-DC的效率；
2.
展開 干貨｜掌握這些技巧，讓你輕松操作DC-DC電路
一.概念及特點
1
概念
DC-DC指直流轉直流電源（Direct Current）。是一種在直流電路中將一個電壓值的電能變為另一個電壓值得電能的裝置。如，通過一個轉換器能將一個直流電壓（5.0V）轉換成其他的直流電壓（1.5V或12.0V），我們稱這個轉換器為DC-DC轉換器，或稱之為開關電源或開關調整器。
DC-DC轉換器一般由控制芯片，電感線圈，二極管，三極管，電容器構成。在討論DC-DC轉換器的性能時，如果單針對控制芯片，是不能判斷其優劣的。其外圍電路的元器件特性，和基板的布線方式等，能改變電源電路的性能，因此，應進行綜合判斷。
DC-DC轉換器的使用有利于簡化電源電路設計，縮短研制周期，實現最佳指標等，被廣泛用于電力電子、軍工、科研、工控設備、通訊設備、儀器儀表、交換設備、接入設備、移動通訊、路由器等通信領域和工業控制、汽車電子、航空航天等領域。具有可靠性高、系統升級容易等特點，電源模塊的應用越來越廣泛。此外，DC-DC轉換器還廣泛應用于手機、MP3、數碼相機、便攜式媒體播放器等產品中。在電路類型分類上屬于斬波電路。
2
特點
其主要特點是效率高：與線性穩壓器的LDO相比較，效率高是DCDC的顯著優勢。通常效率在70%以上，效率高的可達到95%以上。其次是適應電壓范圍寬。
展開 為什么DC-DC上管用NMOS？
今天的問題并不是這個，而是說DC-DC上管為什么用NMOS的多，而不是PMOS。
上管用NMOS，還要用到自舉電容，麻煩還增加成本。
最主要原因是PMOS的Rds(on)比較大，意味著DC-DC的損耗大，效率低，綜合下來，DC-DC上管還是用NMOS的多。
在rohm的產品目錄中，可看出內阻差別，NMOS都是幾個毫歐，PMOS一般是幾十毫歐。
rohm NMOS Rdson參數
rohm PMOS Rdson參數
在實際應用中，NMOS用的比PMOS多，從rohm MOS型號種類也可以看出來。
對于PMOS，ID為空穴電流，NMOS的ID為電子電流，空穴的移動比電子難，這也是PMOS導通內阻大的原因。
形成空穴溝道比電子溝道更難，所以一般PMOS的導通電壓也會比NMOS的導通電壓高一些。
展開 
干貨｜為什么DC-DC上管用NMOS？
今天的問題并不是這個，而是說DC-DC上管為什么用NMOS的多，而不是PMOS。
上管用NMOS，還要用到自舉電容，麻煩還增加成本。
最主要原因是PMOS的Rds(on)比較大，意味著DC-DC的損耗大，效率低，綜合下來，DC-DC上管還是用NMOS的多。
在rohm的產品目錄中，可看出內阻差別，NMOS都是幾個毫歐，PMOS一般是幾十毫歐。
rohm NMOS Rdson參數
rohm PMOS Rdson參數
在實際應用中，NMOS用的比PMOS多，從rohm MOS型號種類也可以看出來。
對于PMOS，ID為空穴電流，NMOS的ID為電子電流，空穴的移動比電子難，這也是PMOS導通內阻大的原因。
形成空穴溝道比電子溝道更難，所以一般PMOS的導通電壓也會比NMOS的導通電壓高一些。
展開 3DCS 柔性建模流程（附3DCS從入門到精通系列課程）
FEA_CM柔性板件焊接連接示例
3DCS從入門到精通系列直播課
3
DCS作為領先的三維尺寸公差分析軟件，已經在汽車、航空航天、電子產品、機械重工等行業得到廣泛的應用。
為了更好的幫助大家學習3DCS，ETA攜手技術鄰將開展十期《3DCS從入門到精通》直播課，旨在為廣大用戶提供系統的培訓指導以及案例分享，推進3DCS在產品研發及制造等階段的應用。
飽和磁性材料的DC-DC轉換器的3D EM和電路協同仿真CST
背景
開關模式電源（如 DC-DC 轉換器）的 3D EM 和電路協同仿真涉及 3D 模型和電路模型。3D 模型使用CST 微波工作室（CST MWS） 和組件（通常采用 SPICE 格式）與電路原理圖 CST Design Studio 內的 3D 模型連接。這種方法提供了準確的系統響應，但無法使用 SPICE 正確建模場分布。特別是，模擬只能使用 3D 電感器模型建模的電感器的磁場分布。
此外，當 DCDC 轉換器的輸出電流增加時，電感處的電流也會增加。電感處直流電流的進一步增加將導致（部分）磁飽和，并導致電感值降低。
3D EM 和 Circuit 協同仿真
協同仿真的第一步是將 PCB 的 3D 模型導入 CST MWS。元件連接使用離散端口進行建模。每個離散端口都被激發，S 參數結果在 3D 仿真后可用。圖 1 顯示了 PCB 模型和離散端口。
圖 1.具有離散端口連接的 DC-DC 轉換器的 PCB 模型
之后，R、L、C、二極管和晶體管等電路元件在原理圖中與 CST MWS 模塊連接，其中包含 PCB 寄生信息。無源電路元件的電氣行為可以使用 SPICE 模型或 Touchstone 模型來表示。對于有源電路元件，需要一個 SPICE 模型。電路元件和 CST MWS 模塊的完整連接如圖 2 所示。
圖 2.帶 MWS 模塊的 DC-DC 升壓轉換器的協同仿真電路原理圖
如前所述，為了在仿真中準確模擬功率電感的場輻射，必須考慮線圈的 3D 模型。電感器主體的材料使用德拜 1階磁散模型進行建模，靜態磁導率為 125。圖 3 顯示了 CST MWS 內部功率電感的 3D 模型。之后，使用導入子項目功能將其放置在 PCB 上，如圖 4 所示，然后進行仿真。
展開 干貨｜深度講解DC-DC 升壓轉換器如何選擇電感值
在 dc - dc 升壓轉換器中，所選電感值會影響輸入電流紋波、輸出電容大小和瞬態響應。選擇正確的電感值有助于優化轉換器尺寸與成本，并確保在所需的導通模式下工作。本文講述的是在一定范圍的輸入電壓下，計算電感值以維持所需紋波電流和所選導通模式的方法，并介紹了一種用于計算輸入電壓上限和下限模式邊界的數學方法。
導通模式
升壓轉換器的導通模式由相對于直流輸入電流 (IIN) 的電感紋波電流峰峰值 (ΔIL) 的大小決定。這個比率可定義為電感紋波系數 (KRF)。電感越高，紋波電流和 KRF 就越低。
(1) ， 其中 (2)
在連續導通模式 (CCM) 中，正常開關周期內，瞬時電感電流不會達到零 (圖1)。因此，當 ΔIL 小于 IIN 的2倍或 KRF <2時，CCM 維持不變。MOSFET 或二極管必須以 CCM 導通。這種模式通常適用于中等功率和高功率轉換器，以最大限度地降低元件中電流的峰值和均方根值。當 KRF > 2 且每個開關周期內都允許電感電流衰減到零時，會出現非連續導通模式 (DCM) (圖2)。直到下一個開關周期開始前，電感電流保持為零，二極管和 MOSFET 都不導通。這一非導通時間即稱為 tidle。DCM 可提供更低的電感值，并避免輸出二極管反向恢復損耗。
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