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一款优质电源必然具备:启动性设计

ZLG致远电子 2018-02-02 09:33 次阅读

一款优质电源必然具备启动性能好、转换效率高等特点,但你有没有想过宽压电源的输入电压范围那么广,而电源IC芯片又需要稳定的工作电压,我们该如何保证模块的性能的呢?本文为你解答,让你从本质了解电源模块

启动电路在为系统提供能量的同时,由于自身在极端恶劣情况下的严重损耗会给电源的稳定性带来风险。好的启动电路只在电源系统启动时为其提供能量,当系统正常运行后便停止工作。那么怎样才能使启动电路即安全可靠又能在输出电压建立后停止工作呢?下面就随我一起来探讨开关电源的启动电路吧!

一、启动电路设计构思

DC-DC开关电源的输入电压范围宽,而电源IC芯片又需要稳定的工作电压,则启动电路就需要为IC提供安全稳定的启动电压。如下图1所示,主要是一个由电阻和稳压管组成的简单启动电路,正常工作下该启动电路功耗较大,尤其开关电源在高温环境、输入高压、输出满载的情况下启动电路发热严重极易给系统的稳定带来风险,而且还会降低开关电源的转换效率。

图1 简单启动电路

因此,启动电路不适合长时间持续地为电源IC及保护电路提供能量,一般只在系统启动时刻为其提供能量。当输出电压建立后,则由损耗较小的辅助绕组为芯片及保护电路提供能量,而此时的启动电路需停止工作。

二、一种启动电路设计

如下图2所示,为现在开关电源中常用的启动电路,该电路采用两个三极管做二级放大,可等效为三端线性稳压电源,具有启动速度快、性能安全可靠、输出电压建立后立刻停止工作的优点。

输入电压VIN为NPN三极管Q1提供IB电流使用它处于放大区,IC为放大电流也为PNP三极管Q2的基极电流,通过对IC电流的控制,可使Q2处于饱和状态并以IE的饱和电流向电容C充电,直到Q2处于半截止或半饱和状态。此时,电容就等效成一个恒流源为IC芯片提供能量,当电容电压降到一定值时,启动电路继续为电容充电,直到辅助供电有电压后,才通过电阻R2、R3之间的分压使Q1处于截止状态,此时启动电路才停止工作,之后芯片的供电完全由辅助绕组提供。

图2 标准启动电路

如下图3所示,为图2电路的实验波形图,绿色为IE电流波形,黄色为VDD电压波形(示波器采用zlgZDS2022)。从图中可看出开关电源启动可分三个阶段,第一阶段,在上电时IE以近似1mA的电流向电容C充电,当VDD电压达到UCC28C40门限电压时进入第二阶段,此时饱和电流增加至5mA,在为IC供电的同时继续为电容充电,当输出电压建立后进入第三阶段,此时IE电流为零,启动电路停止工作,VDD电压上升至辅助绕组电压。在启动的整个过程中,IE的电流都是比较小而且比较平缓,所以该电路安全可靠。

图3 实验电路波形图

由ZLG致远电子研发的宽压开关电源产品基本都采用了与上面启动电路类式的结构,这样既能保证启动的可靠性,又能降低损耗。

三、如何使启动电路安全可靠

要让启动电路安全可靠地运行,除了必要的理论计算以外,更多应该注意的是器件的选择,谨慎的器件选择能使电路的真实值更加接近计算的理论值。稳压管D1要选择动态电阻小、膝点低的,这样能使Q1基极的电位在输入电压大幅度变化下保持一个较小的波动,从而使得供电电压VDD稳定。电阻R1、R2、R3的电阻值在电路能正常工作下尽量取大一些,以减小启动电路的损耗。R4主要是限制IE电流使得Q2快速达到饱和点,如果在条件允许下Q2的封装尽量大一点以增强散热能力。

辅助绕组的电压也是影响启动电路稳定的因素,辅助绕组电压偏低,则会使启动电路在开关电源带载时未能完全管断,Q2管在高温高压满载情况下很可能会因过热而烧毁;辅助绕组电压偏高,在某些异常情况下会使得辅助绕组供电的电压接近或超过电源IC的额定电压,对电源IC构成威胁。辅助绕组的电压过高还会对开关电源的整体效率有一定影响,启动电路设计的好坏将会影响整个开关系统的性能指标。

四、选用优质的隔离电源模块,降低电路的设计风险

ZLG致远电子自主研发、生产的隔离电源模块,具有宽输入电压范围,隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的SIP、DIP等封装。同时ZLG致远电子根据丰富的电源设计及应用经验,可为用户提供专业的电源外围应用电路设计经验参考,提升产品的可靠性。

ZLG致远电子电源模块以其效率高、输入电压范围宽、体积小、可靠性高、耐冲击、隔离特性好,温度范围宽等特性,适用于做板级的供电电源,广泛应用于电力、工业自动化、通讯、医疗、交通、楼宇自动化、仪器仪表和汽车电子等众多领域。

原文标题:电源设计经验:启动电路篇

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TPS7A25 具有电源正常状态指示功能的 300mA 18V 超低 Iq 低压降 (LDO) 线性稳压器

TPS7A25低压差线性稳压器(LDO)引入了2.4 V至18 V输入电压范围的独特组合,具有极低的静态电流(I Q )。这些功能更好地帮助现代设备满足日益严格的能源需求,并有助于延长便携式电源解决方案的电池寿命。 TPS7A25有固定版和可调版两种版本。固定电压版本消除了外部电阻,有助于最大限度地减少印刷电路板(PCB)面积。对于更高灵活性或更高输出电压,可调版本使用反馈电阻将输出电压设置为1.24 V至17.64 V.两种版本均具有1%的输出调节精度,可为大多数微控制器(MCU)提供精确调节。 TPS7A25 LDO的工作效率高于标准线性稳压器,因为在300 mA电流下,最大压差低于360 mV。从5.4 V输入电压(V IN )到5.0 V输出电压(V OUT ),此最大压差电压允许92.5%的效率。 电源就绪(PG)指示灯可用于将MCU保持在复位状态,直到电源正常或用于排序。 PG引脚为漏极开路输出;因此,引脚很容易移位,以便通过V OUT 以外的轨道进行监控。内置电流限制和热关断有助于在负载短路或故障时保护稳压器。 特性 超低I Q :2.5μA 输入电压:2.4 V至18 V 提供输出电压选项: 固定:1.25 V至5 V 可调:1.24 V至1...
发表于 01-08 17:51 24次 阅读
TPS7A25 具有电源正常状态指示功能的 300mA 18V 超低 Iq 低压降 (LDO) 线性稳压器

TPS23755 具有非光电反激直流/直流控制器的 IEEE 802.3at PoE PD

TPS23755器件结合了以太网供电(PoE)供电设备(PD)接口,150V开关功率FET和电流模式DC-直流控制器针对反激拓扑进行了优化高度集成以及初级侧调节(PSR),扩频频率抖动(SSFD)和高级启动使得TPS23755成为尺寸受限应用的理想解决方案。 PoEimplementation支持IEEE 802.3at标准作为13W,Type 1 PD。 DC-DC控制器的PSR功能使用来自辅助绕组的反馈来控制输出电压,无需外部并联稳压器和光耦合器。它针对二次侧二极管整流器(通常为12 V输出或更高)进行了优化。通常,变频器以250 kHz的开关频率在连续导通模式(CCM)下工作。 SFFD和压摆率控制有助于最大限度地降低EMI滤波器的尺寸和成本。高级启动允许使用最小的偏置电容,同时简化转换器启动和设计。 辅助电源检测功能为次级侧电源适配器提供优先级,同时确保与PoE输入电源的平滑过渡,无效或热权衡。 DC-DC控制器具有内部软启动,斜率补偿和消隐功能。对于非隔离应用,TPS23755也支持降压拓扑。 特性 完整的IEEE 802.3at PD解决方案,适用于Type 1 PoE 以太网联盟(EA)徽标认证设计 稳健的100V,0.36Ω(典型值)热插拔MOSF...
发表于 01-08 17:51 15次 阅读
TPS23755 具有非光电反激直流/直流控制器的 IEEE 802.3at PoE PD

LP8733-Q1 LP8733-Q1 双路高电流降压转换器和双路线性稳压器

LP8733xx-Q1专为满足的电源管理要求而设计,这些处理器和平台用于汽车应用中的闭环性能。该器件具有两个可配置为单个两相稳压器或两个单相稳压器的降压直流/直流转换器和两个线性稳压器以及通用数字输出信号。该器件由I 2 C兼容串行接口和使能信号进行控制。 自动PWM /PFM(AUTO模式)操作与自动相位增加/减少相结合,可在较宽输出电流范围内最大限度地提高效率.LP8733xx-Q1支持远程电压检测(采用两相配置的差分),可补偿稳压器输出与负载点(POL)之间的IR压降,从而提高输出电压的精度。此外,可以强制开关时钟进入PWM模式以及将其与外部时钟同步,从而最大限度地降低干扰。 LP8733xx-Q1器件支持可编程启动和关断延迟与排序(包括与使能信号同步的GPO信号)。在启动和电压变化期间,器件会对出转换率进行控制,从而最大限度地减小输出电压过冲和浪涌电流。 特性 具有符合 AEC-Q100 标准的下列特性:器件温度 1 级:-40℃ 至 +125℃ 的环境运行温度范围输入电压:2.8V 至 5.5V两个高效降压直流/直流转换器:输出电压:0.7V 至 3.36V最大输出电流 3A/相采用两相配置的自动相位增加/减少和强制多相操作采用两相配置的远...
发表于 01-08 17:51 22次 阅读
LP8733-Q1 LP8733-Q1 双路高电流降压转换器和双路线性稳压器

TPS3840 具有手动复位和可编程复位时间延迟功能的毫微功耗高输入电压监控器

TPS3840系列电压监控器或复位IC可在高电压下工作,同时在整个V DD 上保持非常低的静态电流和温度范围。 TPS3840提供低功耗,高精度和低传播延迟的最佳组合(t p_HL =30μs典型值)。 当VDD上的电压低于负电压阈值(V IT - )或手动复位拉低逻辑(V MR _L )。当V DD 上升到V IT - 加滞后(V IT + )和手动复位( MR )时,复位信号被清除)浮动或高于V MR _H ,复位时间延迟(t D )到期。可以通过在CT引脚和地之间连接一个电容来编程复位延时。对于快速复位,CT引脚可以悬空。 附加功能:低上电复位电压(V POR ), MR 和VDD的内置线路抗扰度保护,内置迟滞,低开漏输出漏电流(I LKG(OD))。 TPS3840是一款完美的电压监测解决方案,适用于工业应用和电池供电/低功耗应用。 结果 结果 结果 结果 结果 结果 结果 结果 结果 结果 特性 宽工作电压:1.5 V至10 V 纳米电源电流:350 nA(典型值) 固定阈值电压(V IT - ) 阈值从1.6 V到4.9 V,步长为0.1 V 高精度:1%(典型值) 内置滞后(V IT + ) 1.6 V&lt; V IT - ≤3.1V= 100mV(典...
发表于 01-08 17:51 22次 阅读
TPS3840 具有手动复位和可编程复位时间延迟功能的毫微功耗高输入电压监控器

LP87524P-Q1 用于 AWR 和 IWR MMIC 的四个 4MHz 降压转换器

LP87524B /J /P-Q1旨在满足各种汽车电源应用中最新处理器和平台的电源管理要求。该器件包含四个降压DC-DC转换器内核,配置为4个单相输出。该器件由I 2 C兼容串行接口和enableignals控制。 自动PFM /PWM(自动模式)操作可在宽输出电流范围内最大限度地提高效率。 LP87524B /J /P-Q1支持远程电压检测,以补偿稳压器输出和负载点(POL)之间的IR压降,从而提高输出电压的精度。此外,开关时钟可以强制为PWM模式,也可以与外部时钟同步,以最大限度地减少干扰。 LP87524B /J /P-Q1器件支持负载电流测量,无需增加外部电流检测电阻器。此外,LP87524B /J /P-Q1还支持可编程的启动和关闭延迟以及与信号同步的序列。这些序列还可以包括GPIO信号,以控制外部稳压器,负载开关和处理器复位。在启动和电压变化期间,器件控制输出压摆率,以最大限度地减少输出电压过冲和浪涌电流。 特性 符合汽车应用要求 AEC-Q100符合以下结果: 设备温度等级1:-40°C至+ 125°C环境工作温度 输入电压:2.8 V至5.5 V 输出电压:0.6 V至3.36 V 四个高效降压型DC-DC转换器内核: 总输出电流高达10 A 输出电压漏电率...
发表于 01-08 17:51 32次 阅读
LP87524P-Q1 用于 AWR 和 IWR MMIC 的四个 4MHz 降压转换器

LP87565-Q1 具有集成开关的四相 8A + 8A 降压转换器

LP8756x-Q1器件专为满足各种汽车电源应用中最新处理器和平台的电源管理要求而设计。该器件包含四个降压直流/直流转换器内核,这些内核可配置为1个四相输出,1个三相和1个单相输出,2个两相输出,1个两相和2个单相输出,或者4个单相输出。该器件由I 2 C兼容串行接口和使能信号进行控制。 自动脉宽调制(PWM)到脉频调制(PFM)操作( AUTO模式)与自动增相和切相相结合,可在较宽输出电流范围内最大限度地提高效率.LP8756x-Q1支持对多相位输出的远程差分电压检测,可补偿稳压器输出与负载点(POL)之间的IR压降,从而提高输出电压的精度。此外,可以强制开关时钟进入PWM模式以及将其与外部时钟同步,从而最大限度地降低干扰。 LP8756x- Q1器件支持在不添加外部电流检测电阻器的情况下进行负载电这个序列可能包括用于控制外部稳压器,负载开关和处理器复位的GPIO信号。在启动和电压变化期间,该器件会对输出压摆率进行控制,从而最大限度地减小输出电压过冲和浪涌电流。 特性 符合汽车类标准 具有符合AEC-Q100标准的下列特性: 器件温度1级:-40℃至+ 125℃的环境运行温度范围 器件HBM ESD分类等级2 器件CDM ES...
发表于 01-08 17:51 39次 阅读
LP87565-Q1 具有集成开关的四相 8A + 8A 降压转换器

LP87561-Q1 具有集成开关的四相 16A 降压转换器

LP8756x-Q1器件专为满足各种汽车电源应用中最新处理器和平台的电源管理要求而设计。该器件包含四个降压直流/直流转换器内核,这些内核可配置为1个四相输出,1个三相和1个单相输出,2个两相输出,1个两相和2个单相输出,或者4个单相输出。该器件由I 2 C兼容串行接口和使能信号进行控制。 自动脉宽调制(PWM)到脉频调制(PFM)操作( AUTO模式)与自动增相和切相相结合,可在较宽输出电流范围内最大限度地提高效率.LP8756x-Q1支持对多相位输出的远程差分电压检测,可补偿稳压器输出与负载点(POL)之间的IR压降,从而提高输出电压的精度。此外,可以强制开关时钟进入PWM模式以及将其与外部时钟同步,从而最大限度地降低干扰。 LP8756x- Q1器件支持在不添加外部电流检测电阻器的情况下进行负载电这个序列可能包括用于控制外部稳压器,负载开关和处理器复位的GPIO信号。在启动和电压变化期间,该器件会对输出压摆率进行控制,从而最大限度地减小输出电压过冲和浪涌电流。 特性 符合汽车类标准 具有符合AEC-Q100标准的下列特性: 器件温度1级:-40℃至+ 125℃的环境运行温度范围 器件HBM ESD分类等级2 器件CDM ES...
发表于 01-08 17:51 29次 阅读
LP87561-Q1 具有集成开关的四相 16A 降压转换器

UC2832M 精密低压降线性控制器

与其它产品相比 线性稳压器(LDO)   Output options Iout (Max) (A) Vin (Max) (V) Vin (Min) (V) Vout (Max) (V) Vout (Min) (V) Fixed output options (V) Package Group Features Regulated outputs (#) Operating temperature range (C) Thermal Resistance θJA (°C/W) Rating Output capacitor type PSRR @ 100 KHz (dB) Accuracy (%) Iq (Typ) (mA) Package size: mm2:W x L (PKG)   UC2832M Fixed Output     0.45     36     4.5     35     2     2     CDIP | 14     Thermal Shutdown     1     -25 to 85     65     Military         90     1     3.3     See datasheet (CDIP)    ...
发表于 01-08 17:50 12次 阅读
UC2832M 精密低压降线性控制器

TPIC44L02 4 通道串联/并联低侧前置 FET 驱动器

The TPIC44L01, TPIC44L02, and TPIC44L03 are low-side predrivers that provide serial and parallel input interfaces to control four external FET power switches such as offered in the TI TPIC family of power arrays. These devices are designed primarily for low-frequency switching, inductive load applications such as solenoids and relays. Fault status for each channel is available in a serial-data format. Each driver channel has independent off-state open-load detection and on-state shorted-load/short-to-battery detection. Battery overvoltage and undervoltage detection and shutdown is provided on the TPIC44L01/L02. On the TPIC44L03 driver, only over-battery voltage shutdown is provided. Each channel also provides inductive-voltage-transient protection for the external FET. These devices provide control of output channels through a serial input interface or a parallel input interface. A command to enable the output from either interface e...
发表于 01-08 17:50 15次 阅读
TPIC44L02 4 通道串联/并联低侧前置 FET 驱动器

如何进行单片机应用系统的排错实例剖析

在单片机应用系统的软硬件调试中,因很难找到出错点,而不容易找到解决出错的方法。就MCS一51单片机应....
发表于 01-08 16:57 65次 阅读
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从事开发近20年的工程师,谈开关电源产品设计要诀!

从2000年开始进入开关电源产品行业,一直从事开关电源产品的设计和开发,对开关电源产品的设计,产品制....
的头像 Duke 发表于 01-08 15:23 0次 阅读
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CRE8365同步降压型电源管理集成电路免费下载

CRE8365是一款双通道具有恒压/恒流两种模式的同步降压型电源管理集成电路,从 8V 到 36V ....
发表于 01-08 08:00 54次 阅读
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开关电源检测标准详细资料说明

规范开关电源产品定型/交收/例行检验的实验内容及测试方法。使之在最有效的条件下进行实验并以最快、最准....
发表于 01-07 08:00 127次 阅读
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电子设计大赛开关电源设计的程序和详细简介说明

本文档的主要内容详细介绍的是电子设计大赛开关电源设计的程序和详细简介说明功 能:1.实现与CPLD的....
发表于 01-04 15:34 217次 阅读
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开关电源设计时需注意什么

现在我们的生活可谓是离不开电源,照明需要电源,看电视需要电源,空调需要电源……所以如果我们在装修新房....
发表于 01-04 09:34 373次 阅读
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开关电源PCB排版有什么要注意的地方

开关电源PCB排版是开发电源产品中的一个重要过程。
的头像 PCBworld 发表于 01-03 14:22 465次 阅读
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AVR单片机对开关电源的控制方法

AVR 单片机 中,时钟频率最高为16MHz。如果PWM分辨率为10位,那么PWM波的频率也就是开关....
发表于 01-02 16:04 168次 阅读
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SP1233FL同步降压调节器的数据手册免费下载

SP1233F是一款降压型PWM转换器,该转换器可驱动输出3.5A 负载电流。设计允许SP1223F....
发表于 12-29 08:00 370次 阅读
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AC-DC开关电源芯片作用

开关电源芯片把开关电源所需要的控制逻辑都集成在芯片中,作用当然是简化电路设计、提高可靠性 作为....
的头像 电子发烧友网工程师 发表于 12-28 10:57 1481次 阅读
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NS6312同步降压电源管理芯片的数据手册免费下载

NS6316 是支持高电压输入的同步降压电源管理芯片,在4~30V 的宽输入电压范围内可实现3A的连....
发表于 12-28 08:00 198次 阅读
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NS6316同步降压电源管理芯片的数据手册免费下载

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发表于 12-28 08:00 192次 阅读
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NS6322同步降压电源管理芯片数据手册免费下载

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发表于 12-28 08:00 189次 阅读
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XT4051单片锂离子电池恒流和恒压线形电源管理芯片数据手册免费下载

XT4051 是一个完善的单片锂离子电池恒流/恒压线形电源管理芯片。它薄的尺寸和小的外包装使它便于便....
发表于 12-28 08:00 225次 阅读
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XT4054单片具有热调节功能的微型线性电池管理芯片数据手册免费下载

XT4054 是一个完善的单片锂离子电池恒流/恒压线形电源管理芯片。它薄的尺寸和小的外包装使它便于便....
发表于 12-28 08:00 227次 阅读
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SP4057单片锂离子电池恒流和恒压线形电源管理芯片数据手册免费下载

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SP4054单片锂离子电池恒流和恒压线形电源管理芯片数据手册免费下载

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SP1223F降压型PWM转换器的数据手册免费下载

SP1223F是一款降压型 PWM 控制器,该控制器可驱动输出 3.5A负载电流。设计允许SP122....
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SP1229HN同步降压转换器的数据手册免费下载

SP1229HN是一款同步降压转换器,该转换器可驱动输出4.8A负载电流。设计允许SP1229HN在....
发表于 12-27 08:00 383次 阅读
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SP1232F同步降压调节器的数据手册免费下载

SP1232F是一种输出电流高达3.1A的同步降压调节器,它被设计成允许工作在5V到32V之间的宽电....
发表于 12-27 08:00 374次 阅读
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22个防止开关电源EMI的设计技巧

作为工作于开关状态的能量转换装置,开关电源的电压、电流变化率很高,产生的干扰强度较大;干扰源主要集中....
的头像 电磁兼容EMC 发表于 12-26 13:48 858次 阅读
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精品 反激开关电源变压器设计及调试

1、反激电源高频变压器设计 a、占空比的设定,频率f的设定 b、匝数比设定 ....
发表于 12-26 09:38 0次 阅读
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磁性元件设计教程之开关电源中磁性元器件电子版教材免费下载

几乎所有电源电路中,都离不开磁性元器件 电感器或变压器。例如在输入和输出端采用电感滤除开关波形的谐波....
发表于 12-26 08:00 509次 阅读
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变压器手册中铁芯结构常数的计算公式详细资料说明

本文档的主要内容详细介绍的是变压器手册中铁芯结构常数的计算公式详细资料说明。包括了:单端式开关电源和....
发表于 12-25 08:00 592次 阅读
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开关电源反激变压器计算公式表

本文档的主要内容详细介绍的是开关电源反激变压器计算公式表。
发表于 12-25 08:00 621次 阅读
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【张飞LLC众筹】深度讲解半桥LLC开关电源设计

全网首发!张飞60+小时半桥串联谐振软开关LLC开关电源设计众筹。为帮助工程师们解决以上学习LLC谐....
发表于 12-24 17:23 755次 阅读
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一种既能降低开关管损耗,且可降低变压器的漏感和尖峰电压的RC电路

在设计RC吸收电路时,我们必须了解整个电源网络的几个重要参数,比如输入电压、输入电流、尖峰电压、尖峰....
的头像 ZLG致远电子 发表于 12-24 14:33 887次 阅读
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开关电源14种拓扑计算公式大汇总

上述公式是稳态工作时,功率器件上的电压、电流应力。选择功率器件时,其电压耐量可放一个合适的余量(保证....
的头像 电源研发精英圈 发表于 12-24 08:45 839次 阅读
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电磁兼容测试有哪些内容故障如何排除详细方法说明

EMC是开关电源模块设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰....
的头像 电磁兼容EMC 发表于 12-23 10:42 738次 阅读
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开关电源控制ICDK912原边反激式电源成熟方案低成本应用方案

AC-DC 开关电源控制ICDK912 是一款原边反激式 AC-DC 开关电源控制芯片,芯片集成了 ....
发表于 12-21 14:14 239次 阅读
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高性能准谐振开关电源控制芯片DK212成熟型方案应用

高性能准谐振开关电源控制芯片DK212 是一款符合 6 级能效标准的次级反馈,反激式 AC-DC 高....
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开关电源控制芯片DK125低成本BUCK简单电路应用

开关电源控制芯片DK125是次级反馈,反激式 AC-DC 反激式离线式开关电源控制芯片。芯片采用高集....
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开关电源工作原理及电路图

随着全球对能源问题的重视,电子产品的耗能问题将愈来愈突出,如何降低其待机功耗,提高供电效率成为一个急....
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