DC/DC转换电路三大分类
eeskill 2022-09-29

1、DC/DC电源电路简介

DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路,其主要功能就是进行输入输出电压转换。一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列,前者的使用的电压一般为48V、36V、24V等,后者使用的电源电压一般在24V以下。不同应用领域规律不同,如PC中常用的是12V、5V、3.3V,模拟电路电源常用5V15V,数字电路常用3.3V等。结合到本公司产品,这里主要总结24V以下的DC/DC电源电路常用的设计方案。

2、DC/DC转换电路分类

DC/DC转换电路主要分为以下三大类:

(1)稳压管稳压电路。

(2)线性(模拟)稳压电路。

(3)开关型稳压电路

3、稳压管稳压电路设计方案

稳压管稳压电路电路结构简单,但是带负载能力差,输出功率小,一般只为芯片提供基准电压,不做电源使用。比较常用的是并联型稳压电路,其电路简图如图所示,

选择稳压管时一般可按下述式子估算:

(1) Uz=Vout; (2)Izmax=(1.5-3)ILmax (3)Vin=(2-3)Vout

这种电路结构简单,可以抑制输入电压的扰动,但由于受到稳压管最大工作电流限制,同时输出电压又不能任意调节,因此该电路适应于输出电压不需调节,负载电流小,要求不高的场合,该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。

有些芯片对供电电压要求比较高,例如AD DA芯片的基准电压等,这时候可以采用常用的一些电压基准芯片如MC1403 ,REF02,TL431等。这里主要介绍TL431、REF02的应用方案。

3.1 TL431常用电路设计方案

TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref(2.5V)到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω,参考电压源误差1%,输出电流为1.0-100mA。最常用的电路应用如下图3-1所示,TL431的内部含有一个2.5V的基准电压,所以当在REF端引入输出反馈时,器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流,控制输出电压。如图3-1所示的电路,当R1和R2的阻值确定时,两者对Vo的分压引入反馈,若V o增大,反馈量增大,TL431的分流也就增加,从而又导致Vo下降。显然,这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定,此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出,特别地,当R1=R2时,Vo=5V。

图3-1 并联稳压器电路图

图3-2 大电流并联稳压器电路图

TL431最大输出电流为100mA,在需要更大的电流时可以在图3-1基础上加一个三极管进行扩流,如图3-2所示。

使用上述设计方案时,需要注意的是,在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于1 mA ;电阻R1、R2必须选择低温漂高精度的精密电阻,这样才能保证输出电压的精度。将R1换为电位器时,通过调节R1的大小,可以实现输出电压连续可调,调节范围为2.5V-36V。

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