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DC-DC基础知识 + 硬件电路

2025-4-18 08:56| 发布者: 闪电| 查看: 8| 评论: 0

摘要: 一、DCDC简易电路原理DCDC电路是直流转直流电路,将某直流电源转变为不同电压值的电路,分为升压电路和降压电路。1.1电容、电感基础知识1.1.1电容电容两端电压不能突变。通交流、阻直流;通高频、阻低频。1.1.2电感 ...

一、DCDC简易电路原理

DCDC电路是直流转直流电路,将某直流电源转变为不同电压值的电路,分为升压电路和降压电路。


1.1电容、电感基础知识

1.1.1电容

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电容两端电压不能突变。

通交流、阻直流;通高频、阻低频。

1.1.2电感

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通过电感上的电流不能突变。

通直流,阻交流;通低频,阻高频。

1.2升压电路原理

1.2.1电感的作用

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如上图,开关闭合,电感充电,电阻短路,当2.2us后电感上电流达到2.4A。

开关断开,电源流经电感(电源电压+电感电压,达到升压,电感放电)为电阻供电,2.4A的电流流过电阻,电阻两端电压达到12v。

但是,若开关闭合,电阻又被短路,电阻两端电压随开关闭合与断开变化。

1.2.2二极管的作用

开关闭合,电源向电感充电,电容、电阻短路。

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左图,开关断开,电源流经电感(电源电压+电感电压,达到升压,电感放电)向电容充电,并为电阻供电。

右图,开关闭合,电源向电感充电,二极管隔离两边电路;电容(达到电源电压+电感电压)向电阻放电。

现实,将开关换成MOS管,MOS管导通,电源给电感充电,电容给电阻放电;MOS管断开,电源电流流经电感向电容充电,给电阻供电。

1.2.3注意点

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升压到12v时,输出电流只有0.25A,不足以驱动电机。

所以需要并联许多节干电池,增加输入电流才行。既然有这么多干电池了,为什么不直接串联达到12v?还可以省略升压电路。

1.3降压电路原理

通过不停的开关达到降压的目的,实际中,开关换成MOS管 。

1.3.1调节占空比

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1.3.2电路原理

(1)开关闭合

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如左图,开关闭合,二极管截至,电源给电感、电容充电,给负载供电。

但是通过电感上的电流不能突变,电感上感应出反向电流,使得负载端的电压不足12v,使1a0d7662-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png,如右图。

随时间增加,电感上电压减少,负载电压上升,若时间长,电感上电压将降为0v,负载上电压变为12v,因为电感上电流不变,则相当于一段导线。

所以要严格控制开关通断的时间。

(2)开关断开

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如右图,开关断开,电感放电。随着电感上电压减小,负载两边的电压也减小,如右图。

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可以达到如上图的效果。

(3)电容作用

储能、滤波

使负载两端电压更加的平滑。

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1.3.3电路损耗

不足10%,电路效率90%。

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二、基于MP1470芯片降压电路的初步了解


2.1阅读芯片数据手册

2.1.1基本信息(提炼最重要的信息)

输入电压:4.7~16v,最大不超过16v

最大输出电流:2A

开关频率:500KHz

同步、降压

封装:TSOT23-6

1a6cbfdc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png=55℃/w,在PCB上每上升1w,则温度·上升55℃。

应用信息:APPLICATION INFORMATION在实际应用中的计算、选型

PCBLayoutGuidelines

应用实例

封装参数图

2.1.2管脚信息

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2.2原理图分析

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2.2.1自举电容

(1)基本信息

连接在BST脚上的C1电容

作用:保证MOS管持续导通

取值:在DCDC降压电路中取值约为0.1~1uF,该芯片固定为1uF


(2)原理

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1.Vin输入与SW输出之间存在一个MOS管

2.导通条件:1ac0706e-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

3.存在问题:没有自举电容时,MOS不能完全饱和导通。

例如,当阈值1ad323c6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png=4V时,g端电压要大于s端4V,MOS管才能导通。

开始上电1ae3a8cc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png,MOS管导通,d→s导通。

随着1af499b6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png↑,1b04f7b6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png↓。

1b04f7b6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png<4V时(例如1af499b6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png=8.001V),MOS管进入放大状态,相当于大电阻,有压降,功耗比较大。

1af499b6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png稳定在8.001V,不可能达到12V。

解决办法:加上自举电容。

开始上电1ae3a8cc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png,MOS管导通,d→s导通。

同时自举电容充电到12V。

随着1af499b6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png↑(如1af499b6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png=5V),由于二极管存在,电容不能放电,电容两端电压被抬高至

12V+5V,同时1b4f9d7a-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png=12V+5V=17V。

由于电容的存在,1b04f7b6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png始终为12V,满足1ac0706e-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png,MOS管始终处于饱和导通状态,1af499b6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png可以达到12V。

总结:利用二极管加电容将1b04f7b6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png钳位在12V,MOS管始终导通。


2.2.2续流电感

(1)基本信息

连接在SW脚上的L1电容

作用:作为外围电路,实现降压

(2)原理

详情见1.3降压电路原理

2.2.3反馈网络

(1)基本信息

由连接在FB引脚上的R2,R3,R4组成

作用:设置输出电压

(2)原理

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原理:R1,R2电阻对输出电压实现分压后,将R2两端电压值反馈给FB引脚,FB引脚得到电压值后与设定的电压值比较,可以通过调节芯片中MOS管开关频率(调节占空比)来调整输出电压。

R2取值:首先,选择 R2 的值。

R2 值应合理选择,因为 R2 值过小会导致相当大的静态电流损耗,但 R2 值过大又会使 FB 对噪声敏感。

建议 R2 在 5 - 100kΩ 之间。通常情况下,R2上电流在 5 - 30µA 之间可在系统稳定性和空载损耗之间取得良好平衡。



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