开关电源设计秘诀(一)

时间:2021-08-13 12:20 作者:鸭脖娱乐
本文摘要:自由选择最适合电源的工作频率是尺寸、效率、成本等简单的权衡。一般来说,频率低的设计特别有效,但其大小其次是低廉的,成本最低。频率高可以增加尺寸,降低成本,但电路损失不会减少。 接下来,我们用在非常简单的升压电源上来说明这种平衡过程。我们从过滤器组件开始。这些组件占电源卷的大部分,过滤器的大小与工作频率成反比。另一方面,所有电源转换往往会造成能源损失。 工作频率越高,开关损耗越高,效率越低。第二,频率越高,通常表示可以用于较小的零部件值。因此,高频率的运营需要大量的成本节约。

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自由选择最适合电源的工作频率是尺寸、效率、成本等简单的权衡。一般来说,频率低的设计特别有效,但其大小其次是低廉的,成本最低。频率高可以增加尺寸,降低成本,但电路损失不会减少。

接下来,我们用在非常简单的升压电源上来说明这种平衡过程。我们从过滤器组件开始。这些组件占电源卷的大部分,过滤器的大小与工作频率成反比。另一方面,所有电源转换往往会造成能源损失。

工作频率越高,开关损耗越高,效率越低。第二,频率越高,通常表示可以用于较小的零部件值。因此,高频率的运营需要大量的成本节约。图1.1显示了助推器电源频率和音量之间的关系。

频率为100kHz时,电感将占用大部分电源卷(深蓝色区域)。假设电感体积与能量有关,则体积的增加与频率成正比。在特定频率下,电感的核心损耗不会大幅增加,而是允许大小进一步增大,因此,在这种情况下,上述假设并不乐观。

如果该设计用于陶瓷电容器,则输入容量体积(棕色区域)不会随着频率增加。这意味着需要减少所需的容量。相反,一般没有输出电容的原因是有纹波电流额定值。额定会随着频率发生很大的变化,因此体积(黄色区域)通常保持不变。

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另外,电源的半导体部分取决于频率。这样,由于低频电源,手动部件不会占用大部分电源卷。

当我们以较低的工作频率移动时,半导体(即半导体体积、浅蓝色区域)开始占据较小的空间比例。图1.1电源组件的体积主要被半导体占用。这张图显示半导体体积本质上不会随着频率而变化,这种关系可能会过于形式化。

与半导体相关的损失主要有两种类型:传导损失和开关损失。实时升压变换器的传导损失与MOSFET的原始面积成反比。MOSFET面积越大,阻力和传导损失越低。

开关损耗与MOSFET电源的速度和MOSFET的输出和输入容量的数量有关。这些都与零件大小有关。大容量部件具有更快的电源速度和更好的电容器。图1.2显示了工作频率(F)不同的两种关系。

传导损失(Pcon)与工作频率相关,开关损失(PswF1和PswF2)与工作频率成正比。因此,工作频率(PswF2)越高,交换机损失就不会增加。如果开关损耗和传导损耗较大,则每个工作频率的总损耗会较低。另外,随着工作频率的提高,总损失将进一步提高。

图1.2提高工作频率不会增加整体损失,但工作频率越高,最佳物理区域越小,节省成本。本质上,这是一种设计,即使在较低的频率下调整砍伐区域,使损失降至最低,也不会造成非常高的成本。但是,如果移动到更高的工作频率,则可以优化裸区,减少损失,增加电源的半导体体积。

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这样做的缺点是,如果我们不改良半导体技术,电源效率不会降低。如上所述,工作频率越高,电感体积越大。

所需的内部核心不会增加。频率越高,对输入电容的拒绝也越少。陶瓷电容可用于更低的电容值或更少的电容。

这有助于增加半导体裸面积,降低成本。


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