直流變換器電路組成結構與設計原則介紹

在這篇文章中，將對變換器" target="_blank">直流變換器的相關內容和情況加以介紹。

一、直流變換器組成結構

1、主電路

又叫作功率模塊，是整個DC/DC變換器的主體。

2、驅動模塊

對於控製芯片輸出的四路PWM驅動信號來說，並不能直接驅動四個功率開關管。所以，DC/DC變換器是需要配套一個驅動電路來驅動功率開關管的。

直接耦合型驅動電路的每一路輸出PWM驅動信號經過由兩個三極管組成的放大電路來驅動功率開關管，此種方法無法實現控製部分與主電路的隔離。

脈衝變壓器耦合型驅動電路是在直接耦合型的基礎上加上了一個脈衝變壓器，實現了控製電路與主電路的隔離，但是這種結構的缺點是變壓器的設計製作方麵比較複雜。

為了更加方便地來驅動功率開關管，很多公司研製出驅動芯片，驅動芯片可以輸出較大的功率驅動開關管，而且隨著芯片的小型化發展，現在的驅動芯片體積非常小，有各種封裝形式。

3、控製模塊

主電路的反饋主要有三種控製模式，分別為電壓控製模式、峰值電流控製模式、平均電流控製模式。

電壓控製模式屬於電壓反饋，利用輸出電壓進行校正，是單環反饋模式，輸出電壓采樣與輸入基準電壓比較，輸出PWM波信號。

電壓控製模式設計以和運用都比較簡單，但是電壓控製模式沒有對輸出電流進行控製，有一定的誤差存在，並且輸出電壓先經過電感以及電容的濾波，使得動態響應比較差。

峰值電流控製模式與電壓控製模式的區別在於，在峰值電流控製模式中，把電壓控製模式的那一路鋸齒波形轉換成了電感的瞬時電流與一個小鋸齒波的疊加，但是電感的瞬時電流並不能表示平均電流的情況。

平均電流控製模式屬於雙環控製方式，電壓環的輸出信號作為基準電流與電感電流的反饋信號比較，設置誤差放大器，可以平均化輸入電流的一些高頻分量，輸出的經過平均化處理的電流，再與芯片產生的鋸齒波進行比較，輸出合適的PWM波形。

二、直流變換器設計原則

1、DC/DC轉換電路設計第一原則

首先，我們應該了解 DC/DC 電源和 DC/DC 轉換電路的分類。

DC/DC電源電路也稱為 DC/DC 轉換電路，主要功能是進行輸入/輸出電壓轉換。不同的應用領域有不同的規律，如PC，常用12V、5V、3.3v，模擬電路供電常用5V、15V，數字電路常用3.3v。目前的FPGA和DSP也使用 2V 以下的電壓，如1.8v、1.5v、1.2v等，在通信係統中也稱為二次電源。

DC/DC 轉換電路主要分為以下三類：

(1) 穩壓二極管穩壓電路

(2) 線性(模擬)穩壓 電路

(3) 開關式穩壓 電路

2、DC/DC轉換電路設計第二原則

齊納二極管是最簡單的設計方案。該穩壓電路結構簡單，但負載能力差，輸出功率小。選擇齊納二極管時，可按如下估算：

(1) Uz=Vout;

(2) Izmax=(1.5-3)ILmax

(3)輸入電壓=(2-3)輸出電壓

該電路結構簡單，可以抑製輸入電壓的擾動，但由於受穩壓器最大工作電流、輸出電壓的限製，不能同時調節，因此該電路適用於不需要輸出電壓的場合待調整，負載電流小，要求不高。

3、DC/DC轉換電路設計第三原則

穩壓電路的另一種形式 ，有些芯片對電源電壓要求較高，如AD DA芯片的參考電壓等，此時常用一些常用的電壓參考芯片如TL431、MC1403、REF02等。

TL431是最常用的基準源芯片，具有良好熱穩定性的三端可調分壓源。它的輸出電壓可以通過兩個電阻任意設置為 Vref(2.5v) 和 36V 之間的任何值。其他幾種參考電壓源芯片電路類似。

4、DC/DC轉換電路設計第四原則

串聯穩壓電源電路知識：串聯穩壓器是直流穩壓器的一種，實際上是三端穩壓器出現之前常見的直流供電方式。在三端穩壓器出現之前，串聯穩壓器通常有OP放大器和穩壓二極管組成檢錯電路。

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