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DC-DC转换设计:功率转换中的开关稳压器与线性稳压器

电子设计 2021-02-13 08:05 次阅读

大多数设计人员谈论功率调节和DC-DC转换时,他们专注于效率并谈论开关调节器。比较开关稳压器线性稳压器时,这是有道理的。对于低电平电路,可以使用高效的开关稳压器作为IC。那么线性稳压器在哪里适合DC-DC转换领域,您如何在功率调节策略中使用它们呢?

通常,是使用开关稳压器还是线性稳压器,还是级联稳压器的组合,取决于未稳压源的性质。如果您专门设计功率调节器来适应电源的行为,则可以减少组件数量和系统复杂性。这是每种类型的调节器如何在DC-DC转换中发挥作用,以及如何设计电路以适应未调节的电源。

功率转换中的开关稳压器与线性稳压器

开关稳压器和线性稳压器用于各种系统,并且多个稳压器可以级联(即,串联放置)。转换为高直流电压后,通常会使用另一个开关稳压器/VRM为特定电路模块提供所需的输出电压。或者,您可以在输出级使用线性稳压器来提供稳定的输出,并留有一定的余量。这是放置低压差稳压器的典型位置。

这种将多个调节器串联放置的调节策略非常普遍,并且比单个调节器具有多个优势。下面显示了显示此示例策略的框图。

适应交流电源

上述策略旨在在非稳压DC和稳压DC之间进行转换,但也可以与AC线路输入一起使用。为此,只需在第一个开关转换器的输入处放置一个全波二极管电桥

开关转换器会在未调节的输入AC电流上引起谐波失真,从而降低调节器的整体效率。因此,功率因数校正(PFC)电路用于消除AC电流尖峰并使输入AC电流呈现正弦波并带有一些波纹。根据欧洲EMC准则,必须使用PFC电路,这有助于减少主电源消耗的过多功率。

转换器安排

上图中的第一转换器级通常是开关稳压器。这样做是因为转换器通常需要将高电压信号降压到中等或低电压电平。转换器还需要配置为具有较高的PSRR,以便在相关频率范围内提供较大的噪声/纹波抑制。

上述策略中的输出转换器可以是开关稳压器或线性稳压器,具体取决于确切的功率要求,第一转换器级中的任何控制机制以及未稳压电源的行为。

就纹波噪声而言,线性稳压器趋向于在更宽的频率范围内提供纹波抑制,从而使其可用于抑制来自上游稳压器的宽带噪声。这是上述策略中经常在输出上使用线性稳压器的原因之一。

通常在输出上使用的线性稳压器是LDO稳压器。只要输入电压高于调节器的裕量,这些调节器就会使用运算放大器将调节器的输出设置为所需的电平。开关稳压器也可以用于输出,这再次取决于所需的降压电平,输入到最终稳压器的信号是否会变化以及它是否包含控制电路。

开关稳压器与线性稳压器的比较

由于第一个转换器通常会提供较大的输入电压降压,因此一般在此阶段使用开关稳压器。这是因为开关稳压器非常高效,如下表所示。开关稳压器的三种常见拓扑是降压(降压),升压(升压)或降压-升压(可通过调节PWM信号的占空比进行配置)。如上所述,最后的调节器级可以是线性调节器或LDO调节器。

线性稳压器开关稳压器
效率低(通常为60%至70%)高(通常为95%)
控制方式被动或有源运算放大器PWM信号
极性与输入电压相同可逆的
缩放比例降压升压或降压
最高电压输出中到高
PSRR宽带,高达〜70dB(取决于频率)〜50至100dB,取决于频率
噪声匹配输入纹波的低频噪声-由于PWM信号和开关而产生的10-1,000kHz噪声。
-输出波纹。

下面的流程图显示了一种典型的功率调节策略,其中在电源转换器的输出上使用了LDO。开关转换器将未稳压的输入降压并抑制低频纹波。第二个开关转换器将输出刚好高于LDO裕量的电压,并且LDO将输出所需的电压电平。

第二个稳压器上的反馈电路可以补偿输入电压电平的任何上游变化。在这种情况下,当电压输出下降到选定电平以下时,反馈电路会增加第二个稳压器中的PWM占空比,从而补偿稳压器输出上的任何电压下降。当非稳压电源可能来自电池,机电逆变器或其他输入范围较大的电源时,这种情况很常见。
编辑:hfy

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LM317AHV 可调式三端 1.5 A 正压稳压器

LM317L 线性稳压器 100 mA 高PSRR 可调 正

是一款可调节的3端子正线性稳压器,能够在1.2 V至37 V的输出电压范围内提供超过100 mA的电流。该线性稳压器非常易于使用,仅需两个外部电阻设置输出电压。此外,它采用内部电流限制,热关断和安全区域补偿,使它们基本上是防爆的。 LM317L适用于各种应用,包括本地,卡片调节。该线性稳压器还可用于制作可编程输出稳压器,或通过在调节和输出之间连接固定电阻,LM317L可用作精密电流调节器。 特性 输出电流超过100 mA 输出可在1.2 V和37 V之间调节 内部热过载保护 内部短路电流限制 输出晶体管安全区域补偿 高压应用的浮动操作 标准3引脚晶体管封装 消除库存许多固定电压 无铅封装可用 汽车及其他需要现场和控制变更的应用的NCV前缀 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 20:21 197次 阅读
LM317L 线性稳压器 100 mA 高PSRR 可调 正

LM317M 线性稳压器 500 mA 高PSRR 可调 正

是一款可调节的三端正线性稳压器,能够在1.2 V至37 V的输出电压范围内提供超过500 mA的电流。该线性稳压器非常易于使用,仅需两个外部电阻设置输出电压。此外,它采用内部电流限制,热关断和安全区域补偿,使其基本上防止爆裂。 LM317M适用于各种应用,包括本地卡上调节。该线性稳压器还可以制作一个特别简单的可调节开关稳压器,一个可编程输出稳压器,或者通过在调节和输出之间连接一个固定电阻,LM317M可以用作精密电流调节器。 特性 输出电流超过500 mA 输出可在1.2 V和37 V 内部热过载保护 内部短路电流限制 输出晶体管安全区补偿 高压应用的浮动运行 消除许多固定电压的放养 无铅封装可用 汽车的NCV前缀和其他需要现场控制变更的应用程序 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 20:21 293次 阅读
LM317M 线性稳压器 500 mA 高PSRR 可调 正

LA5735MC 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

信息 LA5735MC是一个单独激励的降压型开关稳压器(可变型)。 时基发生器(300kHz)合并。 电流限制器合并。 内置热关断电路。
发表于 04-18 20:17 94次 阅读
LA5735MC 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

L88M05T 线性稳压器(LDO),17 V,5 V / 0.5 A.

信息 L88M05T是低压差线性稳压器IC,输出电流为0.5 A.因为它们可以在低输入输出电压差下工作,它们有助于更小和更多高效设置电源,是视听和办公自动化设备的最佳选择。 输出电压:5V 500 mA输出电流 低最小输入输出电压差(0.4V典型值)可以节省能源并使变压器尺寸小型化。 使用紧凑型TP-3H电源组件可以使设备尺寸小型化。 板上的表面安装允许允许的功率 通过各种成型产品增强安装灵活性。...
发表于 04-18 20:17 77次 阅读
L88M05T 线性稳压器(LDO),17 V,5 V / 0.5 A.

USB1T1105A 带稳压器的通用串行总线外设收发器

信息USB1T1105A是一款符合通用串行总线规范2.0版的收发器。 该器件可为全速(12Mbit/s) USB应用提供USB接口。 USB1T1105A可提供出色的灵活性,允许差分和单端输入,同时集成稳压器将I/O电平设置为1.65V至3.6V。 利用5.0V至3.3V集成稳压器,可以直接从USB主机(V)驱动元件,以降低从本地源消耗、而用于低电源电压器件的功率。 USB1T1105A对USB总线引脚(D+/D-)提供15kV静电放电(ESD)保护。 这样就不需要任何外部静电放电(ESD)器件,同时还可以为更大、更昂贵的专用集成电路(ASIC)和USB控制器提供出色的保护。 符合通用串行总线规范2.0 5V至3.3V集成稳压器用于驱动视频总线 利用数字输入和输出传输和接收USB电缆数据 支持全速12Mbits/s速度数据速率 适用于便携式电子设备 15kV总线引脚触点HBM ESD保护 3.3mm无引线封装 工业标准HBCC封装,无铅...
发表于 04-18 20:12 160次 阅读
USB1T1105A 带稳压器的通用串行总线外设收发器

TPS51206 具有适用于 DDR2/3/3L/4 的 VTTREF 缓冲参考输出的 2A 峰值灌/拉电流 DDR 终端稳压器

信息描述 TPS51206 是一款具有 VTTREF 缓冲参考输出的灌/拉电流双倍数据速率 (DDR) 终端稳压器。该器件专门针对低输入电压、低成本、低外部元件数的空间受限类系统而设计。TPS51206 可保持快速的瞬态响应,并且仅需 1 个 10µF 的陶瓷输出电容。TPS51206 支持远程感测功能,并且可满足 DDR2、DDR3 和低功耗 DDR3 (DDR3L) 及 DDR4 VTT 总线的所有电源要求。VTT 具有 ±2A 峰值电流能力。该器件支持所有 DDR 电源状态,在 S3 状态下将 VTT 置于高阻态(挂起到 RAM);在 S4/S5 状态下使 VTT 和 VTTREF 放电(挂起到磁盘)。TPS51206 采用 10 引脚、2mm × 2mm SON (DSQ) PowerPAD封装,额定工作温度范围为 –40°C 至 85°C。特性 电源输入电压:支持 3.3V 和 5V 电源轨 VLDOIN 输入电压范围:VTT+0.4V 至 3.5V VTT 端接稳压器输出电压范围:0.5V 至 0.9V 2A 峰值灌电流和拉电流 仅需 10μF 的多层陶瓷电容 (MLCC) 输出电容 ±20mV 精度VTTREF 缓冲参考输出VDDQ/2 ± 1% 精度 10mA 灌/拉电流支持高阻态(S3 状态)和软停止(S4 和 S5 状态),通过 ...
发表于 04-18 20:05 414次 阅读
TPS51206 具有适用于 DDR2/3/3L/4 的 VTTREF 缓冲参考输出的 2A 峰值灌/拉电流 DDR 终端稳压器

1N5925B 10 V,3.0 W齐纳二极管电压稳压器

信息这是一套完整系列的3.0瓦齐纳二极管稳压器,具有严格的限制和更好的工作特性,能够反映氧化硅钝化结的卓越性能。所有这些都采用轴向引线,传递模塑塑料封装,可在所有常见环境条件下提供保护。 齐纳电压范围 - 3.3 V至200 V 3级ESD防护等级(> 16 KV)每个人体模型 浪涌额定值为98瓦@ 1毫秒 最多六个电气参数保证的最大限制 包装不大比传统的1瓦包装 机械特性:表壳:无空隙,传递模塑,热固性塑料 表面处理:所有外表面均耐腐蚀且导线易于焊接 用于焊接目的的最高引线温度:230°C,1/16,从外壳中持续10秒 极性:极性带指示的阴极 安装位置:任意 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 20:00 139次 阅读
1N5925B 10 V,3.0 W齐纳二极管电压稳压器

TLV431 低压精密可调分流稳压器

系列器件是精密低压并联稳压器,可在1.24V至16V的宽电压范围内进行编程。 TLV431A系列在25°C时保证参考精度为1.0%,在-40°C至85°C的整个工业温度范围内保证为2.0%。对于TLV431B系列,精度分别为0.5%和1.0%。对于TLV431C系列,精度分别为0.2%和0.5%。这些器件具有极低的电流导通特性,在100mA至20mA的工作电流范围内具有0.20 W的低动态阻抗。这些特性的组合使得该系列成为许多需要精确参考电压的应用电路中齐纳二极管的绝佳替代品。当与光耦合器配合使用时,TLV431可用作误差放大器,用于控制隔离低输出电压(3.0V至3.3V)开关电源中的反馈环路。这些器件采用经济型TO-92和微型TSOP-5和SOT23-3封装。 特性 电压参考容差+/- 1.0% 急剧低电流开启特性 从100 mA到0.20 W的低动态输出阻抗20 mA 可编程输出电压范围为1.24 V至16 V 微型微型TSOP-5和TO-92封装 无铅封装可用 A = 1.0%容差Vref B = 0.5%容差Vref C = 0.2%容差Vref 应用 终端产品 低输出电压(3.0 V至3.3 V)开关电源误差放大器 可调电压或电流nt线性和开关式...
发表于 04-18 19:06 350次 阅读
TLV431 低压精密可调分流稳压器

LA6571 功率放大器,5通道驱动器,内置稳压器

信息 LA6571是用于迷你磁盘和光盘应用的5通道驱动器(BTL-AMP:5通道)。 功率放大器5通道内置。 IO max:1 A 内置电平转换电路。 静音电路(输出ON / OFF),内置三个电平通道(2-2-1)。 (对于MUTE1:CH1和2,MUTE2:CH3和4以及MUTE3:CH5中的每一个独立操作。不适用于稳压器(REG)) 内置稳压器(REG)(外部PNP晶体管)。 带外部电阻的电压设置(典型值:1.5V或更高) 过热保护电路(热关机)内置。...
发表于 04-18 19:04 186次 阅读
LA6571 功率放大器,5通道驱动器,内置稳压器

LA5774MP 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

信息 LA5774MP是一个单独激励的降压开关稳压器(可变型)。 效率高 只有四个外部元件 集成160 kHz时基发生器 集成电流限制器 集成热关断电路 集成软启动电路
发表于 04-18 19:04 279次 阅读
LA5774MP 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

LA5744TP 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

信息 LA5744TP是一个单独激励的降压型开关稳压器(可变型)。 高效率 集成300 kHz时间基础发电机 集成电流限制器 集成热关断电路 集成软启动电路
发表于 04-18 19:04 120次 阅读
LA5744TP 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

LA5756 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

信息 LA5756是一个单独激励的降压开关稳压器(可变型)。 效率高 仅四个外部零件 集成80 kHz时基发生器 集成限流电路 集成热关断电路 集成软启动电路
发表于 04-18 19:04 371次 阅读
LA5756 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

LA5757TP 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

信息单独激励的降压开关稳压器(可变类型) 效率高 仅需要四个外部部件 集成300 kHz时基发生器 集成电流限制器 集成热关断电路 集成软启动电路
发表于 04-18 19:04 189次 阅读
LA5757TP 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

LA5759 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

信息 LA5759是一个单独激励的降压开关稳压器(可变型)。 效率高 仅四个外部零件 集成80 kHz时基发生器 集成电流限制器 集成热关断电路 集成软启动电路
发表于 04-18 19:04 96次 阅读
LA5759 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

LA5724MC 单独激励的降压开关稳压器(可变型)

MC是一个单独激励的降压型开关稳压器(可变型)。 特性 时基发生器(160kHz)合并。 纳入限流器。 合并了热关断电路。 电路图、引脚图和封装图
发表于 04-18 19:04 62次 阅读
LA5724MC 单独激励的降压开关稳压器(可变型)