升壓轉(zhuǎn)換器
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-10-18
升壓轉(zhuǎn)換器的實(shí)例教程
升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在功率電子領(lǐng)域非常重要，但是電感值的選擇并不總是像通常假設(shè)的那樣簡單。在 dc - dc 升壓轉(zhuǎn)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(tài)響應(yīng)。選擇正確的電感值有助于優(yōu)化轉(zhuǎn)換器尺寸與成本，并確保在所需的導(dǎo)通模式下工作。本文講述的是在一定范圍的輸入電壓下，計(jì)算電感值以維持所需紋波電流和所選導(dǎo)通模式的方法，并介紹了一種用于計(jì)算輸入電壓上限和下限模式邊界的數(shù)學(xué)方法。
導(dǎo)通模式
升壓轉(zhuǎn)換器的導(dǎo)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(gè)比率可定義為電感紋波系數(shù) (KRF)。電感越高，紋波電流和 KRF 就越低。
(1) ， 其中 (2)
在連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 中，正常開關(guān)周期內(nèi)，瞬時(shí)電感電流不會達(dá)到零 (圖1)。因此，當(dāng) ΔIL 小于 IIN 的2倍或 KRF <2時(shí)，CCM 維持不變。MOSFET 或二極管必須以 CCM 導(dǎo)通。這種模式通常適用于中等功率和高功率轉(zhuǎn)換器，以最大限度地降低元件中電流的峰值和均方根值。當(dāng) KRF > 2 且每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)都允許電感電流衰減到零時(shí)，會出現(xiàn)非連續(xù)導(dǎo)通模式 (DCM) (圖2)。直到下一個(gè)開關(guān)周期開始前，電感電流保持為零，二極管和 MOSFET 都不導(dǎo)通。這一非導(dǎo)通時(shí)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(fù)損耗。
展開 本篇文章介紹了考慮電感器部分飽和磁性材料的仿真工作流程，該材料用于開關(guān)模式電源（升壓轉(zhuǎn)換器）。此工作流程包括印刷電路板 （PCB） 和功率電感器的 3D 模型。
背景
開關(guān)模式電源（如 DC-DC 轉(zhuǎn)換器）的 3D EM 和電路協(xié)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(nèi)的 3D 模型連接。這種方法提供了準(zhǔn)確的系統(tǒng)響應(yīng)，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(dāng) DCDC 轉(zhuǎn)換器的輸出電流增加時(shí)，電感處的電流也會增加。電感處直流電流的進(jìn)一步增加將導(dǎo)致（部分）磁飽和，并導(dǎo)致電感值降低。
3D EM 和 Circuit 協(xié)同仿真
協(xié)同仿真的第一步是將 PCB 的 3D 模型導(dǎo)入 CST MWS。元件連接使用離散端口進(jìn)行建模。每個(gè)離散端口都被激發(fā)，S 參數(shù)結(jié)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(zhuǎn)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(gè) 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(zhuǎn)換器的協(xié)同仿真電路原理圖
如前所述，為了在仿真中準(zhǔn)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(jìn)行建模，靜態(tài)磁導(dǎo)率為 125。
展開 當(dāng)Vin大于Vout時(shí)，轉(zhuǎn)換器打開Q4并關(guān)閉Q3，然后將Q1及Q2作為標(biāo)準(zhǔn)降壓轉(zhuǎn)換器使用；當(dāng)Vin小于Vout時(shí)，控制電路打開Q2并關(guān)閉Q1，然后將Q3及Q4作為標(biāo)準(zhǔn)升壓轉(zhuǎn)換器使用。但這種控制模式在降壓與升壓模式間的轉(zhuǎn)換區(qū)會出現(xiàn)一些運(yùn)行和控制問題。為解決這些問題，可在轉(zhuǎn)換過程采用標(biāo)準(zhǔn)降壓/升壓模式。因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)降壓/升壓工作模式下，所有4個(gè)開關(guān)均處于工作狀態(tài)，所以能夠解決這些控制問題。但開關(guān)損耗與RMS電流的提高使得轉(zhuǎn)換區(qū)中的效率驟降，而且這個(gè)效率驟降區(qū)接近電池電壓(大部分電池電量在此時(shí)提供)，所以在電池放電曲線的大部分區(qū)域，轉(zhuǎn)換器工作于低效的降壓/升壓模式下。
第三款降壓/升壓控制模式消除了降壓與升壓模式間的轉(zhuǎn)換區(qū)域，所以在性能與效率方面得以顯著提高。TI的TPS63000降壓/升壓轉(zhuǎn)換器包含先進(jìn)的控制拓?fù)洌瑥亩軌蚪鉀Q標(biāo)準(zhǔn)降壓/升壓轉(zhuǎn)換器所面臨的各種問題。無論運(yùn)行于何種模式下，TPS63000在每個(gè)開關(guān)周期僅有兩個(gè)開關(guān)處于工作，這不僅減少了功耗，而且還在電池完全放電曲線過程中保持高效率。與一些解決方案不同的是，TPS63000集成了所有補(bǔ)償電路，而且僅需3個(gè)外部組件便可運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品尺寸最小化。
圖3為4種解決方案中鋰離子電池電壓下降到3.3V時(shí)的放電曲線與運(yùn)行時(shí)間的對應(yīng)關(guān)系。
這些解決方案包括級聯(lián)降壓與升壓轉(zhuǎn)換器、單獨(dú)的降壓轉(zhuǎn)換器、LDO轉(zhuǎn)換器以及TPS63000降壓/升壓轉(zhuǎn)換器。圖中采用具有1650mAHr容量且充滿電的18650鋰離子電池。負(fù)載電流為500mA，當(dāng)3.3V電壓軌電壓低于最初設(shè)定值5％時(shí)系統(tǒng)關(guān)閉。這里要求使用同一電池以避免因電池容量差異而導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差。
展開 具有兩個(gè)開關(guān)的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器適用于50W至100W之間的功率范圍（如LM5118），同步整流功率可達(dá)400W（與LM5175相同）。建議使用與未組合降壓和升壓功率級相同的電流限制的同步整流器。
您需要為升壓級設(shè)計(jì)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)镽HPZ會限制穩(wěn)壓器帶寬。
對于降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，可以分別使用降壓和升壓功率級計(jì)算。
具有兩個(gè)開關(guān)的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器適用于50W至100W之間的功率范圍（如LM5118），同步整流功率可達(dá)400W（與LM5175相同）。建議使用與未組合降壓和升壓功率級相同的電流限制的同步整流器。
您需要為升壓級設(shè)計(jì)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)镽HPZ會限制穩(wěn)壓器帶寬。
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升壓轉(zhuǎn)換器的最新內(nèi)容
?立體聲DAC（數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器）芯片的核心工作原理是將左右兩個(gè)聲道的數(shù)字音頻信號（如PCM）同步轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬電壓/電流信號，通過過采樣、噪聲整形與重建濾波實(shí)現(xiàn)高保真音頻還原。
工作原理：
雙通道數(shù)字輸入?：接收如I2S、TDM等格式的立體聲數(shù)字音頻流（含左/右聲道時(shí)分或并行數(shù)據(jù)），由LRCK（字時(shí)鐘）區(qū)分聲道。
數(shù)字處理?：包括?插值濾波?（提升采樣率以減輕后續(xù)鏡像干擾）和?多階Δ-Σ
?13通道高壓電平轉(zhuǎn)換器?是一種專門用于將低電壓邏輯信號轉(zhuǎn)換為多路高電壓輸出信號的集成電路，廣泛應(yīng)用于TFT-LCD面板驅(qū)動(dòng)等場景。其核心功能是實(shí)現(xiàn)?多通道、高電壓、高驅(qū)動(dòng)能力?的電平轉(zhuǎn)換。
工作原理：
輸入信號檢測：芯片接收來自定時(shí)控制器（TCON）的低電壓邏輯信號（通常為2.6V~5.5V），識別每個(gè)通道的輸入電平狀態(tài)（高或低）?。
內(nèi)部邏輯判斷與控制：根據(jù)輸入信號和時(shí)序要求（如YDIO
立體聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Stereo ADC）的核心功能是將?兩個(gè)獨(dú)立的模擬音頻信號?（左聲道和右聲道）同時(shí)轉(zhuǎn)換為?數(shù)字信號?，其基本原理遵循通用模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）的三步流程：?采樣、量化、編碼?，但針對立體聲應(yīng)用進(jìn)行了雙通道優(yōu)化。
工作原理：
采樣（Sampling）：
按固定時(shí)間間隔對左右兩個(gè)模擬信號分別進(jìn)行采樣。
采樣頻率需滿足?奈奎斯特采樣定理?：至少為音頻信號較高頻率的?2倍?
數(shù)字式環(huán)境光傳感器（Digital Ambient Light Sensor, ALS）是一種將環(huán)境光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為?數(shù)字信號?的光電轉(zhuǎn)換器件，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本、智能家居等設(shè)備的自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)，以提升視覺舒適度并降低功耗。
四大核心工作原理：
一、光電轉(zhuǎn)換?：采用?光電二極管?或?光電晶體管?作為感光元件。當(dāng)可見光（通常覆蓋380–780 nm）照射到半導(dǎo)體材料上時(shí)，光子激發(fā)電子-空穴對，
該芯片通過I2C接口提供8個(gè)可編程的LNB輸出電壓（13.3V至20.0V）能靈活適配不同LNB的工作電壓需求，并具備線路補(bǔ)償能力；輸出電流限制可通過單一外部電阻在300mA至800mA 范圍內(nèi)精確設(shè)定；內(nèi)部升壓轉(zhuǎn)換器峰值電流限制會自動(dòng)跟隨LNB電流限制的設(shè)置進(jìn)行縮放。
6通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）?是一種能夠同時(shí)或依次對?6路模擬信號? 進(jìn)行采樣、量化并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的集成電路。其核心工作原理基于模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本過程，但在多通道場景下增加了 ?同步控制、通道切換和數(shù)據(jù)輸出管理?等機(jī)制。
2通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器（Dual-Channel DAC）?是指在一個(gè)芯片或模塊中集成兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)模轉(zhuǎn)換通道，可同時(shí)或分別將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。其工作原理基于標(biāo)準(zhǔn)DAC的核心機(jī)制，
編輯時(shí)間：2025年3月10日
一、引言
在工業(yè)數(shù)字化快速發(fā)展的今天，CAD模型已成為設(shè)計(jì)與仿真流程中不可或缺的核心資產(chǎn)。然而，不同CAD軟件生成的格式各異，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)間流轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)常面臨格式不兼容、加載緩慢、傳輸困難等問題。為了解決這一痛點(diǎn)，戴西（上海）軟件有限公司推出了 DWS.3DViz_CAD輕量化格式轉(zhuǎn)換軟件，旨在將主流CAD格式高效轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一輕量化格式（.dfx），打通設(shè)計(jì)與仿真之間的數(shù)據(jù)壁壘
工采網(wǎng)代理的WH4517V是一款將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的設(shè)備，它集成了先進(jìn)的環(huán)境光傳感器、先進(jìn)的接近傳感器以及高效率的紅外線垂直腔面發(fā)射激光器。傳感器和VCSEL的間距僅為2.1毫米，因此非常適合用于小型紅外孔的設(shè)計(jì)。
WH4517V是一款具有超高靈敏度和超高紅外抑制的環(huán)境光傳感器。芯片有兩個(gè)光電二極管陣列來感應(yīng)不同光譜的光。內(nèi)置光學(xué)濾光片以阻擋紅外線的環(huán)境光傳感器
電平轉(zhuǎn)換器是一種電子裝置，主要用于解決不同電壓邏輯電路間的信號兼容問題，實(shí)現(xiàn)低電壓數(shù)字芯片與高電壓模擬電路等組件間的通信接口匹配。其核心功能包括電壓適配、阻抗匹配及信號保護(hù)，支持單向/雙向、單電源/雙電源轉(zhuǎn)換模式，廣泛應(yīng)用于SPI、I2C、USB等總線協(xié)議及嵌入式系統(tǒng)、存儲設(shè)備等領(lǐng)域。
該裝置通過晶體管、電阻-二極管組合或?qū)Ｓ眉呻娐穼?shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。在通過并行總線進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換時(shí), 由于通常已存在
WT20-1809解決方案包含一個(gè)電流模式跟蹤升壓轉(zhuǎn)換器和線性穩(wěn)壓器。該升壓轉(zhuǎn)換器可將輸入電壓VBOOST精確控制在1100毫伏以內(nèi)，從而較大限度降低功耗。當(dāng)輸入電壓VBOOST超過輸出電壓VLNB時(shí)，線性穩(wěn)壓器需要進(jìn)行差分電壓調(diào)節(jié)。在此類工況下運(yùn)行時(shí)，必須特別注意確保設(shè)備溫度始終處于WT20-1809的安全工作范圍之內(nèi)。
