搜索
打印

[在线研讨会] 精通开关电源设计读书笔记(一)

[复制链接]
68841|2
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
跳转到指定楼层
楼主
本帖最后由 火星国务卿 于 2021-6-7 13:50 编辑

精通开关电源设计读书笔记

第一章 开关功率变换原理

首先讲到开关电源效率问题

任何的变换器在实现功率变换的工程都会涉及到效率问题。
输入功率转换为输出功率 在理想的情况下变换效率为100%,那么输入功率就等于输出功率,但是实际情况变换效率是不可能达到100%的,在变换器内部要发生一些损耗,损耗的话在变换器中就表现为热,那么产生的热量就会造成周围环境温度的上升,高温不但会造成效率的降低,而且还可能会影响整个系统的稳定性。作为电子工程师必备技能就是减小变换过程中的损耗,减小热量,做到高效,那么变换器的损耗最终表现为热,那到底是哪些损耗造成了这些热量的出现呢,其实绝大多数DC-DC转换器拓扑中的MOSFET和二极管是造成功耗的主要因素。相关损耗主要包括两部分:传导损耗和开关损耗。当然也有一些电感的损耗,电容的损耗。众所周知的电容中存在ESR,电感中存在DCR,这些都是造成损耗的原因。
优秀的设计工程师,会优化这些所有参数,来做到开关电源的高效,现代开关电源的效率一般为65%-95%,能达到95%,说明已经相当优秀了。那么相比线性调节器开关电源的效率表现要好的多了。
线性调整器
从输入获得一个可调整的直流输出,在输入与输出之间串联晶体管来实现控制,晶体管工作在电压电流特性曲线的线性区,其工作特性类似于可变电阻,在该晶体管上就承受了被降低的那一部分电压。过剩的电压就是输入电压与输出电压的差值,由此也可见线性调整器的局限性,只能进行降压。另外还有一个局限就是线性调整器的效率取决于输入输出电压压差,以及输出电流的大小,压差过高电流过大的话会造成效率低下。
假设输入电压为12v,输出电压为5V,负载电流为100mA的话,那么调整器的损耗必然是:(12V-5V)*100mA=700mW
那么这样算下来的话效率500/(500+700)41.6%。由此可见效率很低,这个时候必须要考虑的是调整器自身的功耗是否能承受700mW的功率,会不会烧毁器件。
当然线性调整器也有很明显的有点,那就是没有噪声问题,没有电磁干扰问题。

file:///C:/Users/qinlei/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg
为什么开关调整器要比线性调整器效率高?
开关调整器中的串联开关管并不是工作在(有损耗的)放大模式下,而是工作在重复开关模式,所以开关管只有两种状态,要么导通状态,要么就是关断状态,那么在理想状态下,在开关管导通时,管压降为0,在关断的状态下,通过开关管的电流为0,那么在这两种状态下,开关管所消耗的功率理论是上都是为0的,但实际上开关管也是存在损耗的,因为即使在开关管导通的状态下,管压降也不可能是0,肯定存在一定的损耗,在开关管完全关断的情况下,也同样会有很小的电流流过,而且器件的开关过程不是在瞬间完成的,在两种开关状态之间转换的时候总需要一定的时间,在这段时间内,肯定会产生额外的损耗。
反过来看线性调整器,该串联开关管,要承载电路中剩余的电压,那么必然在他导通控制后端负载的同时,存在一定的内阻。那么就必然会产生比较大的额外的损耗
半导体开关管的基本类型都有哪些呢?
早期大多使用BJT (双极性晶体管) ,现代开关电源多使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)。
BJT更适合大电流的装置,因为即使开关电流很大,其正向导通压降也是基本不变的,其开关损耗显著降低,而且开关频率越低,效果越明显。相反,MOSFET的正向导通压降几乎与电流成正比,重载时损耗很大。BJT的电磁干扰,噪声,纹波要比MOSFET小很多因为他的开关速度较慢。







使用特权

评论回复

相关帖子

沙发
YDMCP| | 2021-6-12 08:16 | 只看该作者
谢谢

使用特权

评论回复
板凳
不是绵羊| | 2021-7-23 08:36 | 只看该作者
谢谢

使用特权

评论回复
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

我要发帖 我要提问 投诉建议 申请版主

快速回复

您需要登录后才可以回帖
登录 | 注册
高级模式

本版热帖

本版活跃用户

优质原创写原创,赢大奖

编辑推荐

  • 1 kk的回忆 得到打赏 ¥561.01
  • 2 火星国务卿 得到打赏 ¥518.00
  • 3 名字还没想好 得到打赏 ¥350.00
  • 4 呐咯密密 得到打赏 ¥295.00
  • 5 小叶三千 得到打赏 ¥210.00
  • 6 xyz549040622 得到打赏 ¥200.00
  • 7 jinglixixi 得到打赏 ¥190.00
  • 8 Gavin3389 得到打赏 ¥180.00
  • 9 神圣雅诗人 得到打赏 ¥170.00
  • 10 linghz 得到打赏 ¥120.00
在线客服 快速回复 返回顶部 返回列表