我們經(jīng)常讓我們的老朋友先驅(qū)感謝為我們的持續(xù)成功和未來(lái)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。這些老派設(shè)計(jì)師只有理論和信心來(lái)推動(dòng)他們的設(shè)計(jì),或者更具體地來(lái)說(shuō),推動(dòng)他們的失敗。但正如眾多明智的人所說(shuō),每次失敗只不過(guò)是發(fā)現(xiàn)如何不做某事。然而,隨著失敗的發(fā)現(xiàn)也取得了成功的發(fā)現(xiàn)!
在PCB設(shè)計(jì)中花費(fèi)數(shù)小時(shí),數(shù)天甚至數(shù)月時(shí),您可能已經(jīng)跳過(guò)了不斷發(fā)展的關(guān)鍵部分,無(wú)論如何 - 改變PCB的難題;功率。在復(fù)雜的難題中,我們正在考慮整個(gè)PCB設(shè)計(jì),功率分配也可能是一個(gè)完全獨(dú)特且同樣復(fù)雜的難題。
直流電源和開(kāi)關(guān)電源:您需要了解的內(nèi)容
請(qǐng)稍等一下,我們將審查開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。應(yīng)該注意的是,在某些情況下線性電源可能比開(kāi)關(guān)受益更多,但在這個(gè)技術(shù)進(jìn)步的時(shí)代,開(kāi)關(guān)模式電源設(shè)計(jì)的成本和復(fù)雜性顯著降低,使我們凡人都可以合并這些網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入我們的設(shè)計(jì)。
開(kāi)關(guān)電源通常由多個(gè)階段組成。這些級(jí)包括一個(gè)負(fù)責(zé)濾波和整流為直流輸入的輸入級(jí),一個(gè)反相級(jí),它接收現(xiàn)在的直流輸入并將其轉(zhuǎn)換回更高頻率的交流輸入,以及一個(gè)濾波和整流輸出的輸出級(jí)。如果需要隔離設(shè)計(jì),可以在整流器和輸出級(jí)之間放置一個(gè)變壓器。
現(xiàn)在我們已經(jīng)對(duì)開(kāi)關(guān)模式電源進(jìn)行了表面級(jí)定義,我們將深入研究各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。您可能會(huì)選擇為自己的PCB供電!
開(kāi)關(guān)模式電源的拓?fù)漕?lèi)型
有幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可供選擇您可以根據(jù)PCB的特定需求進(jìn)行選擇,這些都需要自己的成本和收益。單獨(dú)了解它們以及它們的優(yōu)勢(shì)將使您能夠更好地選擇適合您設(shè)計(jì)需求的開(kāi)關(guān)模式電源拓?fù)洹?/p>
降壓:降壓轉(zhuǎn)換器是最便宜,最簡(jiǎn)單和最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)之一。雖然不適用于隔離電源,但它是DC-DC降壓的理想選擇。憑借其高效率,它非常適合高功率應(yīng)用,并且只需要使用單個(gè)電感器(用于單相應(yīng)用),盡管可以將特殊電感器集成到多相應(yīng)用的設(shè)計(jì)中。
< p>這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是它的輸入電流不連續(xù),可能產(chǎn)生高于所需的EMI輻射。但是,這可以通過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波元件(如模式和濾波器扼流圈)來(lái)緩解。
升壓:與降壓拓?fù)漕?lèi)似,當(dāng)升壓電路的主要功能是升壓時(shí),升壓電路不適用于隔離電源。 DC-DC電源而不是下降。然而,與降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同,升壓具有連續(xù)輸入功率,使其成為功率因數(shù)校正電路的理想選擇。同樣,可以使用特殊電感來(lái)滿足多階段項(xiàng)目。
降壓 - 升壓:顧名思義,降壓/升壓是上述兩種拓?fù)涞幕旌?,允許用于升壓或降低直流電源。這是需要可變電壓輸入網(wǎng)絡(luò)的電池供電應(yīng)用的理想選擇。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是輸出電壓是反轉(zhuǎn)的,但有一點(diǎn)魔力,可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。此外,驅(qū)動(dòng)電路中的復(fù)雜性導(dǎo)致開(kāi)關(guān)中缺少接地,顯然應(yīng)該更加小心。
< p> 您的電源可以根據(jù)您的特定設(shè)計(jì)需求而變化。
SEPIC和Cuk:再次,非常適合電池供電的應(yīng)用,這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以升級(jí)或降低直流電源,但與降壓 - 升壓拓?fù)洳煌?,SEPIC和Cuk拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不會(huì)反轉(zhuǎn)輸出級(jí)。電容器以及兩個(gè)電感器用于儲(chǔ)能。這些電感器可以是兩個(gè)獨(dú)立的元件,也可以是單個(gè)耦合電感器。此外,電容器可以作為有限的隔離設(shè)計(jì),提供一些保護(hù)。
反激式:基本上作為降壓 - 升壓設(shè)計(jì)的隔離版本,反激式拓?fù)涫褂米儔浩髯鳛榇鎯?chǔ)電感。將變壓器集成到設(shè)計(jì)中還可以通過(guò)“簡(jiǎn)單地”調(diào)節(jié)次級(jí)繞組的匝數(shù)比來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。如果變壓器有足夠的空間,則可以實(shí)現(xiàn)多路輸出。
這種簡(jiǎn)單的隔離電源非常適合低功耗應(yīng)用。由于此處的變壓器充當(dāng)存儲(chǔ)電感器,因此無(wú)需額外的電感器,這使其成為一種非常受歡迎且經(jīng)濟(jì)高效的設(shè)計(jì)。
前進(jìn):正向電源設(shè)計(jì)只需降壓設(shè)計(jì)即可使用孤立的變壓器。但同樣,這種設(shè)計(jì)更適合低功耗應(yīng)用。在輸出級(jí)上使用單獨(dú)的電感器,該設(shè)計(jì)不適合更高的電壓輸出。雖然不適合高電壓,但在需要高電流應(yīng)用時(shí),非脈動(dòng)輸出更適合超過(guò)15A的電流。
推挽:利用兩個(gè)初級(jí)繞組產(chǎn)生雙驅(qū)動(dòng)電路推挽式電源設(shè)計(jì)比反激式或前向式設(shè)計(jì)提供更高的效率。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展到更高功率的應(yīng)用,但必須更加注意開(kāi)關(guān)控制。如果兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)接通,則非常大的電流可以通過(guò)設(shè)計(jì)射擊,否則可能會(huì)損壞或破壞(絕不會(huì)在PCB設(shè)計(jì)中聽(tīng)到您想要聽(tīng)到的字樣)。然而,如果正確實(shí)現(xiàn),開(kāi)關(guān)的壓力仍然非常高,這使得該設(shè)計(jì)不適用于高壓和功率因數(shù)校正電路。
半橋:與推挽設(shè)計(jì)類(lèi)似,半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以為了更高功率應(yīng)用而擴(kuò)展(并且基于前向拓?fù)洌赡軙?huì)發(fā)生類(lèi)似的切換問(wèn)題。然而,并且有利地,開(kāi)關(guān)應(yīng)力源等于輸入電壓,使其更適合于更高電壓的應(yīng)用。另一方面,輸出電流遠(yuǎn)高于推挽式拓?fù)?,使其不適合高電流應(yīng)用。
諧振LLC:使用諧振技術(shù)降低開(kāi)關(guān)損耗,諧振LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可擴(kuò)展以及更高的功率水平。雖然由于諧振回路需要持續(xù)通電而不適合待機(jī)功率模式應(yīng)用,但優(yōu)勢(shì)在于輸入電壓范圍。這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于復(fù)雜性和相關(guān)成本的增加。
無(wú)論是高壓還是低壓,高功率或低壓,或高電流或低壓,選擇合適的設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以根據(jù)生產(chǎn)和制造目標(biāo)的要求了解設(shè)計(jì)的所有要求。
確保您的高功率設(shè)計(jì)具有合適的電源以使其保持運(yùn)行。
PCB設(shè)計(jì)和電源因素
無(wú)論您選擇哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)運(yùn)行PCB設(shè)計(jì),在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中都會(huì)出現(xiàn)明顯的因素。考慮到空間,成本,制造和采購(gòu)的復(fù)雜性,測(cè)試,底盤(pán)要求等一般性的考慮因素都應(yīng)該包含在“簡(jiǎn)單”的電源要求之外。
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