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开关稳压器拓扑及其输入和输出端噪声

发布时间:2020/7/3 12:18:39 访问次数:472


目前存在许多不同的开关稳压器拓扑。有些拓扑应用十分广泛,例如经典的降压型转换器,也称为降压转换器。然而,也有一些少为人知的开关模式DC-DC转换器,包括Zeta拓扑。这些拓扑分为基本拓扑和扩展拓扑。基本拓扑只使用两个开关、一个电感和两个电容。它们都属于非隔离式开关稳压器;即,未进行电气隔离的开关稳压器。此类拓扑包括降压转换器、升压转换器和反相降压-升压拓扑。所有其他拓扑都需要额外的元件。例如,SEPIC转换器还需要耦合电容和第二电感。除了非隔离式开关稳压器外,还有一些稳压器是通过变压器来实现电气隔离。电路设计人员通常将电源视为黑盒子或4极元件。其具有两个输入线路和两个输出线路。DC-DC转换器的框图符号。顶部是非电气隔离式DC-DC转换器,底部是电气隔离式转换器。

不同的开关稳压器拓扑在2端口网络端子处具有不同的噪声特性。工业应用的 ADP2441 通用降压转换器。它可以将24 V输入电压转换为3.3V输出电压。采用这种拓扑时,可以看出,输入侧会产生脉冲电流,因此噪声很大。当ADP2441上的高端开关导通时,电流流入端子A。当此开关关断时,没有电流流经节点A。但是,输出端C的噪声很小。其中,输出路径中的电感可确保输出端没有脉冲电流。

 

开关稳压器基本噪声特性,为系统设计人员的概念设计提供了重要参考。表中列出了最常见的开关稳压器拓扑。第一行指示输入端(即2端口网络的端子A和B)的噪声水平高低。第二行指示相应拓扑的输出端(即2端口网络的端子C和D)噪声水平高低。表1显示了噪声水平的高低。

例如,使用单独的LC滤波器进行额外滤波,可以大幅减少开关稳压器电路中的传导噪声。通过这种方式,可以避免出现表1中的高噪声。然而,系统设计人员应清楚哪些DC-DC转换器在哪些端子具有很高的噪声。这样,他们就可以预先考虑相应的滤波器,以及这些滤波器必须占用的额外空间。

降压-升压电池充电器集成电路,其集成了功率路径管理,以实现更大功率密度、通用及快速充电,充电效率高达97%。BQ25790和BQ25792支持小型个人电子产品、便携式医疗设备和楼宇自动化应用中的USB Type-C™和USB Power Delivery(PD)端口高效充电,并能将静态待机电流降低10倍。

在有线、无线或移动适配器中提供快速充电,BQ25790和BQ25792提供了一节电池到四节电池充电的灵活性,同时兼容USB Type-C和USB PD输入标准,在整个输入电压范围(3.6 V至24 V)内充电电流可达5 A。充电器集成的双输入选择器支持包括无线、USB、筒状插孔和太阳能充电在内的多类电源,同时提供快速充电——30 W时效率高达97%。

 

通用充电使得便携式医疗设备,诸如血压计和低功率持续气道正压通气(CPAP)机器等,能够通过车载适配器或USB-PD适配器进行充电,为便携式医疗设备带来了更高的灵活性和便利性。通过对充电IC的正向和反向的双向操作可支持移动(OTG)充电。

设计更小、功率更高的应用,功率密度提高50%

充电器可提供155 mW/mm2(100 W/in2)的功率密度,高于市场约两倍。新型降压-升压型充电器可帮助工程师减小解决方案尺寸和物料清单(BOM),是TI首个完全集成下述组件的器件:开关金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、充电路径管理FET、输入电流和充电电流检测电路和双输入选择驱动器。组件数量的减少对于诸如智能扬声器之类的应用颇有价值;而且,随着市场采用率的提高,这些应用产品的尺寸和成本不断缩小。

通过低功耗更大限度延长电池运行BQ25790和BQ25792是TI首款静态电流低于1 µA的多电芯的降压-升压电池充电器。通过运输模式和关机功能将静态电流降低多达十倍,所提供的电池待机时间比市场高至少五倍。结合极低的8mΩ电池FET电阻,工程师可进一步延长电池运行时间。

例如,当主要电源切换到电池组时,可保证通常依赖于交流电源供电的视频门铃正常运行。TI的充电器通过散热帮助减少功耗,从而使视频门铃的电池续航时间更长。


 

(素材来源:21IC和ttic和eechina.如涉版权请联系删除。特别感谢)

深圳市永拓丰科技有限公司http://ytf02.51dzw.com/

 


目前存在许多不同的开关稳压器拓扑。有些拓扑应用十分广泛,例如经典的降压型转换器,也称为降压转换器。然而,也有一些少为人知的开关模式DC-DC转换器,包括Zeta拓扑。这些拓扑分为基本拓扑和扩展拓扑。基本拓扑只使用两个开关、一个电感和两个电容。它们都属于非隔离式开关稳压器;即,未进行电气隔离的开关稳压器。此类拓扑包括降压转换器、升压转换器和反相降压-升压拓扑。所有其他拓扑都需要额外的元件。例如,SEPIC转换器还需要耦合电容和第二电感。除了非隔离式开关稳压器外,还有一些稳压器是通过变压器来实现电气隔离。电路设计人员通常将电源视为黑盒子或4极元件。其具有两个输入线路和两个输出线路。DC-DC转换器的框图符号。顶部是非电气隔离式DC-DC转换器,底部是电气隔离式转换器。

不同的开关稳压器拓扑在2端口网络端子处具有不同的噪声特性。工业应用的 ADP2441 通用降压转换器。它可以将24 V输入电压转换为3.3V输出电压。采用这种拓扑时,可以看出,输入侧会产生脉冲电流,因此噪声很大。当ADP2441上的高端开关导通时,电流流入端子A。当此开关关断时,没有电流流经节点A。但是,输出端C的噪声很小。其中,输出路径中的电感可确保输出端没有脉冲电流。

 

开关稳压器基本噪声特性,为系统设计人员的概念设计提供了重要参考。表中列出了最常见的开关稳压器拓扑。第一行指示输入端(即2端口网络的端子A和B)的噪声水平高低。第二行指示相应拓扑的输出端(即2端口网络的端子C和D)噪声水平高低。表1显示了噪声水平的高低。

例如,使用单独的LC滤波器进行额外滤波,可以大幅减少开关稳压器电路中的传导噪声。通过这种方式,可以避免出现表1中的高噪声。然而,系统设计人员应清楚哪些DC-DC转换器在哪些端子具有很高的噪声。这样,他们就可以预先考虑相应的滤波器,以及这些滤波器必须占用的额外空间。

降压-升压电池充电器集成电路,其集成了功率路径管理,以实现更大功率密度、通用及快速充电,充电效率高达97%。BQ25790和BQ25792支持小型个人电子产品、便携式医疗设备和楼宇自动化应用中的USB Type-C™和USB Power Delivery(PD)端口高效充电,并能将静态待机电流降低10倍。

在有线、无线或移动适配器中提供快速充电,BQ25790和BQ25792提供了一节电池到四节电池充电的灵活性,同时兼容USB Type-C和USB PD输入标准,在整个输入电压范围(3.6 V至24 V)内充电电流可达5 A。充电器集成的双输入选择器支持包括无线、USB、筒状插孔和太阳能充电在内的多类电源,同时提供快速充电——30 W时效率高达97%。

 

通用充电使得便携式医疗设备,诸如血压计和低功率持续气道正压通气(CPAP)机器等,能够通过车载适配器或USB-PD适配器进行充电,为便携式医疗设备带来了更高的灵活性和便利性。通过对充电IC的正向和反向的双向操作可支持移动(OTG)充电。

设计更小、功率更高的应用,功率密度提高50%

充电器可提供155 mW/mm2(100 W/in2)的功率密度,高于市场约两倍。新型降压-升压型充电器可帮助工程师减小解决方案尺寸和物料清单(BOM),是TI首个完全集成下述组件的器件:开关金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、充电路径管理FET、输入电流和充电电流检测电路和双输入选择驱动器。组件数量的减少对于诸如智能扬声器之类的应用颇有价值;而且,随着市场采用率的提高,这些应用产品的尺寸和成本不断缩小。

通过低功耗更大限度延长电池运行BQ25790和BQ25792是TI首款静态电流低于1 µA的多电芯的降压-升压电池充电器。通过运输模式和关机功能将静态电流降低多达十倍,所提供的电池待机时间比市场高至少五倍。结合极低的8mΩ电池FET电阻,工程师可进一步延长电池运行时间。

例如,当主要电源切换到电池组时,可保证通常依赖于交流电源供电的视频门铃正常运行。TI的充电器通过散热帮助减少功耗,从而使视频门铃的电池续航时间更长。


 

(素材来源:21IC和ttic和eechina.如涉版权请联系删除。特别感谢)

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