為(wèi)您的電(diàn)源设计选择转换器或稳压器

2021-07-22

為(wèi)您的電(diàn)源设计选择转换器或稳压器

在為(wèi)您的设备设计電(diàn)源时，有(yǒu)很(hěn)多(duō)不同的选择。有(yǒu)时最大的障碍可(kě)能(néng)是理(lǐ)解选项之间的差异，一些供应商(shāng)对同一件事使用(yòng)不同的术语。因此，在这里我们将简要介绍直流電(diàn)源设计中的主要选择。

DC-DC 转换器与稳压器

甲DC-DC转换器接收输入DC電(diàn)压，并且生成不同的输出DC電(diàn)压。DC-DC 转换器的主要目的是产生被驱动负载所需的输出電(diàn)压。应用(yòng)可(kě)能(néng)包括由较高電(diàn)压電(diàn)源驱动的低压電(diàn)子元件，例如在汽車(chē)应用(yòng)中。另一方面，它可(kě)能(néng)是低電(diàn)压電(diàn)池供電(diàn)的驱动组件，具有(yǒu)更高的電(diàn)压功率要求。

電(diàn)压调节器通过使用(yòng)带有(yǒu)来自输出负载的反馈的控制元件来稳定输出電(diàn)压，以保持所需的電(diàn)压電(diàn)平。未经调节的 DC-DC 转换器的输出電(diàn)压将随着负载電(diàn)流的增加而降低。稳定未稳压的转换器需要添加单独的稳压器電(diàn)路。转换器一词通常用(yòng)于产生稳定输出電(diàn)压的電(diàn)路，这意味着不需要独立的稳压器。

有(yǒu)两种主要类型的 DC-DC 转换器/稳压器可(kě)用(yòng)，線(xiàn)性和开关模式。

線(xiàn)性稳压器

線(xiàn)性稳压器使用(yòng)電(diàn)阻元件产生压降，以将输入直流電(diàn)压降低到所需水平。虽然设计简单且成本低，但这种转换器的效率取决于所需压降的大小(xiǎo)。

开关模式稳压器

开关模式稳压器通过使用(yòng)输入電(diàn)压来填充和能(néng)量存储，然后从该存储中生成输出電(diàn)压来运行。存储是電(diàn)容或電(diàn)感组件或两者的组合。与線(xiàn)性转换器的主要區(qū)别在于输出電(diàn)压可(kě)以高于或低于输入電(diàn)压。元件损耗决定了電(diàn)路的效率。该效率与输入和输出電(diàn)压之间的差异幅度无关。

与开关模式转换器相比，線(xiàn)性转换器具有(yǒu)一项主要的性能(néng)优势。它们产生的電(diàn)噪声非常小(xiǎo)，输出電(diàn)压的质量取决于输入電(diàn)压源的噪声水平。相比之下，开关转换器会在電(diàn)路的开关频率附近产生大量的電(diàn)噪声。因此，需要在驱动噪声敏感负载的转换器输出端应用(yòng)滤波。如果耦合回输入電(diàn)压源的噪声会产生干扰或影响设备合规性，则还可(kě)能(néng)需要输入滤波。

降压/降压稳压器

降压或降压稳压器将通过 LC 飞轮電(diàn)路切换输入電(diàn)流以从存储的能(néng)量驱动负载，从而有(yǒu)效降低输入電(diàn)压以产生稳定的输出電(diàn)压。输出電(diàn)压将由输入電(diàn)压开启时存储的能(néng)量决定。该電(diàn)路也可(kě)称為(wèi)斩波转换器。

升压/升压稳压器

升压或升压稳压器通过使用(yòng)输入電(diàn)压将能(néng)量存储在電(diàn)感器中，从而产生高于输入電(diàn)压的稳定输出電(diàn)压，并在该電(diàn)感器开启时释放。電(diàn)感产生的電(diàn)压增加了由输入電(diàn)压驱动的電(diàn)容器中已经存储的能(néng)量。结果，電(diàn)容器和電(diàn)感器结合产生比输入電(diàn)压更大的電(diàn)压。输出電(diàn)压由用(yòng)于驱动开关的脉冲宽度模块信号的标记间隔比决定。

降压-升压稳压器

降压-升压转换器结合了降压转换器和升压转换器的元件，以针对宽范围的输入電(diàn)压产生稳定的输出電(diàn)压。虽然效率低于降压或升压電(diàn)路，但它在应对波动的输入電(diàn)源方面提供了灵活性。

隔离考虑

使用(yòng)变压器的开关转换器為(wèi)具有(yǒu)安全要求的应用(yòng)（例如医疗设备）提供输入和输出電(diàn)压線(xiàn)之间的隔离。具有(yǒu)非隔离输出的开关转换器往往體(tǐ)积更小(xiǎo)，效率更高。根据定义，DC-DC 線(xiàn)性转换器将是非隔离的。

反激式转换器

反激式转换器是降压-升压转换器的隔离版本，但使用(yòng)变压器的初级绕组代替升压转换器中的電(diàn)感器，并使用(yòng)次级绕组驱动输出。由于额外的变压器损耗，这种電(diàn)路设计提供了等效的性能(néng)，但效率略低。但是，如果需要，可(kě)以调整变压器的匝数比以管理(lǐ)开关占空比和绕组中的電(diàn)流以优化性能(néng)，从而為(wèi)设计人员提供更多(duō)的组件计算权衡机会。

正向转换器

正向转换器类似于反激式转换器，但提供更快的响应时间，更适合提供更高的電(diàn)流，但不适用(yòng)于高输出電(diàn)压，成本更高，并且需要更大的電(diàn)路板空间 - 由于更高的组件数量。

总之

在電(diàn)源设计方面有(yǒu)很(hěn)多(duō)选项可(kě)供选择：转换器和稳压器、線(xiàn)性和开关模式、隔离和隔离。市场上也充斥着用(yòng)于实现每个选项的现成组件，使设计人员能(néng)够选择最佳选择并针对其应用(yòng)对其进行优化。