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為您的電源設(shè)計(jì)選擇轉(zhuǎn)換器或穩(wěn)壓器
為您的電源設(shè)計(jì)選擇轉(zhuǎn)換器或穩(wěn)壓器
在為您的設(shè)備設(shè)計(jì)電源時(shí)，有很多不同的選擇。有時(shí)最大的障礙可能是理解選項(xiàng)之間的差異，一些供應(yīng)商對(duì)同一件事使用不同的術(shù)語(yǔ)。因此，在這里我們將簡(jiǎn)要介紹直流電源設(shè)計(jì)中的主要選擇。
DC-DC 轉(zhuǎn)換器與穩(wěn)壓器
甲DC-DC轉(zhuǎn)換器接收輸入DC電壓，并且生成不同的輸出DC電壓。DC-DC 轉(zhuǎn)換器的主要目的是產(chǎn)生被驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需的輸出電壓。應(yīng)用可能包括由較高電壓電源驅(qū)動(dòng)的低壓電子元件，例如在汽車應(yīng)用中。另一方面，它可能是低電壓電池供電的驅(qū)動(dòng)組件，具有更高的電壓功率要求。
電壓調(diào)節(jié)器通過使用帶有來自輸出負(fù)載的反饋的控制元件來穩(wěn)定輸出電壓，以保持所需的電壓電平。未經(jīng)調(diào)節(jié)的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓將隨著負(fù)載電流的增加而降低。穩(wěn)定未穩(wěn)壓的轉(zhuǎn)換器需要添加單獨(dú)的穩(wěn)壓器電路。轉(zhuǎn)換器一詞通常用于產(chǎn)生穩(wěn)定輸出電壓的電路，這意味著不需要獨(dú)立的穩(wěn)壓器。
有兩種主要類型的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器/穩(wěn)壓器可用，線性和開關(guān)模式。
線性穩(wěn)壓器
線性穩(wěn)壓器使用電阻元件產(chǎn)生壓降，以將輸入直流電壓降低到所需水平。雖然設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且成本低，但這種轉(zhuǎn)換器的效率取決于所需壓降的大小。
開關(guān)模式穩(wěn)壓器
開關(guān)模式穩(wěn)壓器通過使用輸入電壓來填充和能量存儲(chǔ)，然后從該存儲(chǔ)中生成輸出電壓來運(yùn)行。存儲(chǔ)是電容或電感組件或兩者的組合。與線性轉(zhuǎn)換器的主要區(qū)別在于輸出電壓可以高于或低于輸入電壓。元件損耗決定了電路的效率。該效率與輸入和輸出電壓之間的差異幅度無關(guān)。
與開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器相比，線性轉(zhuǎn)換器具有一項(xiàng)主要的性能優(yōu)勢(shì)。它們產(chǎn)生的電噪聲非常小，輸出電壓的質(zhì)量取決于輸入電壓源的噪聲水平。相比之下，開關(guān)轉(zhuǎn)換器會(huì)在電路的開關(guān)頻率附近產(chǎn)生大量的電噪聲。因此，需要在驅(qū)動(dòng)噪聲敏感負(fù)載的轉(zhuǎn)換器輸出端應(yīng)用濾波。如果耦合回輸入電壓源的噪聲會(huì)產(chǎn)生干擾或影響設(shè)備合規(guī)性，則還可能需要輸入濾波。
降壓/降壓穩(wěn)壓器
降壓或降壓穩(wěn)壓器將通過 LC 飛輪電路切換輸入電流以從存儲(chǔ)的能量驅(qū)動(dòng)負(fù)載，從而有效降低輸入電壓以產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓。輸出電壓將由輸入電壓開啟時(shí)存儲(chǔ)的能量決定。該電路也可稱為斬波轉(zhuǎn)換器。
升壓/升壓穩(wěn)壓器
升壓或升壓穩(wěn)壓器通過使用輸入電壓將能量存儲(chǔ)在電感器中，從而產(chǎn)生高于輸入電壓的穩(wěn)定輸出電壓，并在該電感器開啟時(shí)釋放。電感產(chǎn)生的電壓增加了由輸入電壓驅(qū)動(dòng)的電容器中已經(jīng)存儲(chǔ)的能量。結(jié)果，電容器和電感器結(jié)合產(chǎn)生比輸入電壓更大的電壓。輸出電壓由用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)的脈沖寬度模塊信號(hào)的標(biāo)記間隔比決定。
降壓-升壓穩(wěn)壓器
降壓-升壓轉(zhuǎn)換器結(jié)合了降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器的元件，以針對(duì)寬范圍的輸入電壓產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓。雖然效率低于降壓或升壓電路，但它在應(yīng)對(duì)波動(dòng)的輸入電源方面提供了靈活性。
隔離考慮
使用變壓器的開關(guān)轉(zhuǎn)換器為具有安全要求的應(yīng)用（例如醫(yī)療設(shè)備）提供輸入和輸出電壓線之間的隔離。具有非隔離輸出的開關(guān)轉(zhuǎn)換器往往體積更小，效率更高。根據(jù)定義，DC-DC 線性轉(zhuǎn)換器將是非隔離的。
反激式轉(zhuǎn)換器
反激式轉(zhuǎn)換器是降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的隔離版本，但使用變壓器的初級(jí)繞組代替升壓轉(zhuǎn)換器中的電感器，并使用次級(jí)繞組驅(qū)動(dòng)輸出。由于額外的變壓器損耗，這種電路設(shè)計(jì)提供了等效的性能，但效率略低。但是，如果需要，可以調(diào)整變壓器的匝數(shù)比以管理開關(guān)占空比和繞組中的電流以優(yōu)化性能，從而為設(shè)計(jì)人員提供更多的組件計(jì)算權(quán)衡機(jī)會(huì)。
正向轉(zhuǎn)換器
正向轉(zhuǎn)換器類似于反激式轉(zhuǎn)換器，但提供更快的響應(yīng)時(shí)間，更適合提供更高的電流，但不適用于高輸出電壓，成本更高，并且需要更大的電路板空間 - 由于更高的組件數(shù)量。
總之
在電源設(shè)計(jì)方面有很多選項(xiàng)可供選擇：轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器、線性和開關(guān)模式、隔離和隔離。市場(chǎng)上也充斥著用于實(shí)現(xiàn)每個(gè)選項(xiàng)的現(xiàn)成組件，使設(shè)計(jì)人員能夠選擇最佳選擇并針對(duì)其應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。