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  • MPS DC-DC Designer帮你搞定DC-DC电路设计

    千次阅读 2020-07-17 07:23:06
    你还在埋头调试DC-DC吗?

    ​如下是一个DC-DC的参考电路图,可以看到器件很多,其中很多参数需要调试,比如频率设置、选电感值、COMP补偿电路等等,这些参数的调试需要制作PCB板后才可以进行,无形增加了很多成本,同时也包括时间成本。

    在这里插入图片描述

    今天推荐的是一个DC-DC设计工具,来自MPS,在电路设计前,可以进行仿真,帮你搞定参数设计和提前了解DC-DC的特性。

    因为是MPS出品的工具,所以内部的DC-DC型号都是MPS自家的。

    首先是启动界面,功能分区非常明显,很容易上手。

    在这里插入图片描述

    我们随机选择一个型号MP4570,然后原理图及参数就会显示出来,左边可以看到输出电流、输入输出电压、开关频率、DC-DC效率、输入纹波、输出纹波等参数,右边则是完整的电路图。

    在这里插入图片描述

    你可能说了,上面的输出电流默认是3A的,我的负载最多就2A,那很好办,你将输出电流改为2A,然后点生成设计即可。

    然后就会生成一个新的原理图及参数表,如下所示,对比上一个图,你会发现输出电流和电感值均变化了,也就是说,这个工具自动帮你设计好参数了,而且DC-DC的效率也提高了。

    在这里插入图片描述
    其他参数的设置也是同样的道理。

    然后你说我想看看Bode图,看一看幅频和相频曲线,当然也是支持的,而且支持三个维度,分别是Loop Gain、Power Stage和Compensation。

    在这里插入图片描述
    同时还支持如下的波形输出,包括电感电流、SW波形、输入输出电压纹波波形、负载电流和输出纹波对比图、效率和输出电流关系图等,让你比较全面的认识到在此设计下DC-DC的性能情况

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    当你敲定设计之后,也可以输出EXCEL格式的BOM,很方便。

    在这里插入图片描述
    同时也会提供Layout指导意见,因为我们知道DC-DC layout的好坏直接影响其性能。

    在这里插入图片描述
    更多的功能大家可以自行下载安装学习。

    软件下载方式:在我的公众号记得诚后台回复DC-DC设计即可。

    可以说,MPS DC-DC Designer是一个不错的DC-DC设计仿真工具和学习工具。

    今天的内容到这里就结束了,希望对你有所帮助,我们下一期见。

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  • Pdf-DC-DC-31507

    2011-03-23 19:04:39
    Pdf-DC-DC-31507,image,Orcad
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  • mps DC-DC-Designer

    2017-06-14 08:58:44
    http://www.monolithicpower.com/Design-Support/DC-DC-Designer
    展开全文
  • DC-DC电源设计应用之二 DC-DC电源设计应用之二 DC-DC电源设计应用之二 DC-DC电源设计应用之二 DC-DC电源设计应用之二
  • 泰德兰电子小编在这里和大家分享一下关于什么是DC-DC转换器,首先我们先简单了解下DC-DC转换器,本文也将在下方附上一张关于DC-DC转换器和AC-DC转换器的区别图及功能介绍,方便大家参考。 DC/DC转换器是一种将DC...

    最近有网友问:什么是DC-DC转换器?DC-DC转换器是如何命名的?泰德兰电子小编在这里和大家分享一下关于什么是DC-DC转换器,首先我们先简单了解下DC-DC转换器,本文也将在下方附上一张关于DC-DC转换器AC-DC转换器的区别图及功能介绍,方便大家参考。

          DC/DC转换器是一种将DC(直流)转换为DC(直流)的元件,具体是指利用DC(直流)转换电压的元件。 IC等电子元件各自的工作电压范围不同,因此需要转换为相应的电压。
          生成电压低于初始电压的转换器被称为"降压转换器";生成电压高于初始电压的转换器被称为"升压转换器"。

          DC/DC转换器是指将直流转换为直流的装置的名称。它常被称为线性稳压器或开关稳压器等,以转换方式的名称命名。

    转载出处:http://www.tdldz.com/newsData_784.html

    相关描述:

    降低电压的电源装置 降压转换器、Buck转换器、Step‒down转换器
    提高电压的电源装置 升压转换器、Boost转换器、Step‒up转换器
    升降电压的电源装置 升降压转换器、Buck-Boost转换器
    生成负电压的电源装置 负电压转换器、反转转换器、逆变转换器
    展开全文
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  •   上文讨论了LDO的原理和特性,本文再分析一下DC-DC。 二、DC-DC Ⅰ 原理   DC-DC是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置,属于开关电源。开关电源根据拓扑分类可分为隔离型和非...

    |版权声明:本文为博主原创文章,转载请注明出处。https://blog.csdn.net/NeverImagine_/article/details/93193105

                    (接上文)
      上文讨论了LDO的原理和特性,本文再分析一下DC-DC。

    二、DC-DC

    Ⅰ 原理
      DC-DC是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置,属于开关电源。开关电源根据拓扑分类可分为隔离型非隔离型,顾名思义隔离型拓扑表示输入电压与输出电压之间不存在电流路径(输入回路与输出回路不直接相连),非隔离型表示输入输出电压之间存在电流路径(输入回路与输出回路直接相连)。非隔离型开关电源一般为DC-DC,有三大基本拓扑:
    1、BUCK降压型
    如图:
    在这里插入图片描述
      PWM驱动为高电平时,晶体管导通,电感磁通变化量为:
              ∆ϕ =Vl × Ton= (Vin-Vout)× Ton ------- ①
      其中Ton为晶体管导通时间。
      当晶体管断开时,由于电感电流不能突变,电感与负载和续流二极管形成放电回路给负载供电,放电时,电感的磁通变化量为:
              ∆ϕ =Vl × Toff= Vout×(T- Ton) ------- ②
      根据能量守恒定律,在PWM驱动晶体管开关时电感吸收的能量和释放的能量应保持不变,则有:① = ②
                Vout=D × Vin
      其中D为PWM的占空比。

    2、BOOST升压型
    在这里插入图片描述
      同理,根据以上计算方法,晶体管导通时,电感磁通的变化量为(忽略二极管的导通压降):
                  ∆ϕ =Vl × Ton= Vin×Ton
      晶体管断开时,电感磁通的变化量为:
                ∆ϕ =Vl × Toff= (Vout-Vin)×(T- Ton)
      得到输出电压与输入电压的关系为:
                  Vout = Vin/(1-D)

    3、BUCK-BOOST极性反转升降压型
    在这里插入图片描述
      晶体管导通时,电感磁通的变化量为:
                 ∆ϕ =Vl × Ton= Vin× Ton
      晶体管断开时,电感磁通的变化量为(忽略二极管的导通压降):
               ∆ϕ =Vl × Toff= (- Vout)×(T- Ton)
      得到输出电压与输入电压的关系为:
                Vout = - D/(1-D) × Vvin
      输出电压与输入电压极性相反,升压和降压通过调节占空比来调节。
      这里需要注意的是,DC-DC拓扑中的晶体管都是工作在开关状态(饱和区),这也是开关电源的含义(关于隔离型和非隔离型开关电源的区别这里暂不做分析,本文主要分析DC-DC的应用)。
      在实际的应用中,拓扑结构的选择需要根据具体的应用场景来决定,例如在供电电压为6V时,若需要得到12V的输出电压,则可选择BOOST升压型DC-DC,若需要得到3.3V电压,则可以使用BUCK降压型DC-DC(BUCK-BOOST极性反转升降压型DC-DC笔者没有用过,也不知道具体应用场合,后续再行补充)。

    Ⅱ 主要参数
    1、输入电压范围
      与LDO不同的是,DC-DC的效率不受输入电压与输出电压的差值影响,所以当输入电压与输出电压差值很大的应用中,应尽量选择DC-DC,例如12V转3.3V,12V转5V这类应用,而5V转3.3V这类压差不大的情况下是选择DC-DC还是LDO则需要从多方面考虑。
    2、输出电压范围
      根据具体应用选择输出范围即可。
    3、最大输出电流
      表示了DC-DC的最大带载能力,DC-DC的带载能力远大于LDO,DC-DC输出电流最大可达到几安培,LDO最大只能达到数百毫安(DC-DC是由电感(线圈)吸收或释放能量,所以过电流能力远远强于晶体管)。
    4、输出电压纹波
      由于DC-DC是根据电感的高速充放电原理进行电压的调节,所以输出电压纹波远远大于LDO,故而外部需要增加电感和电容进行滤波,使输出电压和电流趋于平稳(增加了元器件数量,增加了布板难度)。
    5、效率
      DC-DC的特点是输入电流不连续,输出电流连续,内部损耗只有二极管,电感的铜损(铁损),以及电容的漏电流(可忽略),效率远高于LDO。
    6、开关频率
      开关频率决定了外部电感的选型,外部电感越大,对纹波的抑制作用越好,缺点是不能快速的响应负载的变化,稳压性差。且一旦负载发生变化容易引起EMI问题,在选型时也需要注意。
    7、运行温度
      散热的计算和LDO一样,在不同的应用场景下也要有不同的考虑。

    三、对比LDO与DC-DC的优劣

      LDO与DC-DC的本质区别在于,LDO内部晶体管工作在线性区(放大状态),DC-DC内部晶体管工作在饱和区(开关状态)。
      综上所述,LDO优势在于:
        1、稳压性好,在负载波动情况较大是也能保证输出电压稳定。
        2、外部电路简单,所用元器件少,便于布板。
      但是LDO劣势也很明显:
        1、带负载能力弱,不适用于大负载的应用。
        2、压差越大效率越低,在电压范围较宽的场景中并不适用。

      DC-DC的优势在于:
        1、输出电流可以很大,带负载能力强。
        2、效率高,损耗低。
      但是缺点在于:
        1、需要一定的开启时间,因为储能元件的原因导致在负载突变的情况下需要一定的响应时间(储能过程)。
        2、噪声大,开关的过程导致纹波大,这是开关电源的一个先天缺陷。
        3、外电路复杂。由于开关电源的纹波较大,所以需要外部增加滤波电路,增加了布板的复杂性。

      最后,从价格上考虑,低功耗DC-DC的价格普遍比LDO贵(例如10μA内的DC-DC只有MPS等少数几个品牌能做到,而MPS的DC-DC价格在4元/颗),在低功耗的应用中,若满载情况的持续时间不长,那么效率问题可以不用作为重点考虑因素,只要负载在LDO额定的输出范围之内(波形有瞬间过载情况视具体波形而定),选用LDO可以大大节约成本,并且LDO的静态电流小,所以LDO完全能满足低功耗且低成本的应用(目前市面上智能门锁的电源方案大部分都用LDO)。而DC-DC也有其适用的应用场合,例如电压范围宽的时候,对功耗要求不高且负载较大的场合等等,选用DC-DC则效果更佳。
      所以在应用中,需要熟悉二者的工作原理,依据原理来判断各自的适用场景并做出选择。

    展开全文
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