广告

为何设计可靠电源时应考虑真实电压源

2021-12-20 17:45:31 Frederik Dostal,现场应用工程师,ADI公司 阅读:
实际使用中,电源的来源从来都不理想。构建可靠的电力系统需要考虑包括寄生在内的实际行为。在使用电源时,我们要确保开关稳压器等DC-DC转换器能够承受一定的输入电压范围,并能以足够的电流产生所需的输出电压。输入电压经常指定为一个范围,因为通常无法精确调节。但是,为了使电源可靠地工作,输入电压必须始终在开关稳压器允许的范围内。

实际使用中,电源的来源从来都不理想。构建可靠的电力系统需要考虑包括寄生在内的实际行为。在使用电源时,我们要确保开关稳压器等DC-DC转换器能够承受一定的输入电压范围,并能以足够的电流产生所需的输出电压。输入电压经常指定为一个范围,因为通常无法精确调节。但是,为了使电源可靠地工作,输入电压必须始终在开关稳压器允许的范围内。2eKednc

例如,12 V电源电压的典型输入电压范围为8 V至16 V。图1所示为从12 V标称电压产生3.3 V电压的降压型转换器(降压拓扑)。2eKednc

2eKednc

1.与系统直流电压源一起显示的降压型开关稳压器2eKednc

但是,在设计DC-DC转换器时,仅考虑输入电压最小值和最大值是不够的。图1显示降压转换器在正输入处有一个开关。此开关可打开或关闭。开关速度应尽可能高,这样开关损耗较低。但是,这会导致脉冲电流在电源线上流动。并非每个电压源都能在不出现任何问题的情况下提供这些脉冲电流。因此,开关稳压器输入端的电压会下降。为了尽量减少这种情况,需要在电源输入端使用一个备用电容。图1所示CIN就是这种电容。2eKednc

2eKednc

2.1中的电路,但显示了电源线寄生元件和电压源2eKednc

图2所示为图1中的电路,但这次同时显示电源线的寄生元件和电压源本身。电压源(RSERIES)的内部电阻、电源线(R、L电源线)的电感和电阻,以及任何电流限制都是电压源必须考虑的关键特性,这样才能保证开关稳压器正常运行。在大多数情况下,正确选择输入电容可以确保电路正常运行。第一种方法应该是采用开关稳压器IC数据手册中的CIN的推荐电容值。但是,如果电压源或电源线表现出特别特性,则仿真电压源和开关稳压器的组合是可行的。图3显示使用ADI公司的LTspice®仿真环境执行的仿真。2eKednc

2eKednc

3.使用LTspice进行的仿真,用于检查开关稳压器输入电压的行为2eKednc

图3所示为ADP2360降压转换器的仿真电路。此处显示了使用理想电压源产生输入电压IN的简化表。由于没有为电压源定义内部电阻,也没有为电压源和开关稳压器之间的电源线提供寄生值,定义的电压始终应用于ADP2360的VIN引脚。因此,无需添加输入电容(CIN)。但是,在现实世界中,由于电压源和电源线并不理想,因此开关稳压器总是需要输入电容。如果LTspice等仿真环境也用于检查不同输入电容的行为,则必须使用具有内部电阻的电压源和具有电阻和电感寄生值的电源线,如图2所示。2eKednc

作者简介2eKednc

Frederik Dostal曾就读于德国埃尔兰根大学微电子学专业。他于2001年开始工作,涉足电源管理业务,曾担任各种应用工程师职位,并在亚利桑那州凤凰城工作了4年,负责开关模式电源。他于2009年加入ADI公司,并在慕尼黑ADI公司担任电源管理现场应用工程师。联系方式:.frederik.dostal@analog.com2eKednc

(原文标题:Why Realistic Voltage Sources Should Be Considered When Designing a Reliable Power Supply2eKednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 英飞凌推出EiceDRIVER F3增强型系列栅极驱动器,为电力 英飞凌宣布推出EiceDRIVER F3 (1ED332x)增强型系列栅极驱动器,进一步壮大其EiceDRIVER增强型隔离栅极驱动器的产品阵容。
  • 用于助听器设计的射频无线充电技术 在接受EE Times Europe采访时,Energous 的首席执行官 Steve Rizzone 指出,需要更换密封产品中的电池是一个问题,这可能会使市场上的许多医疗解决方案不可行。
  • 利用继电器迟滞特性实现开关功能 在本设计实例中,将研究机电继电器为何表现出与固态施密特触发器电路惊人相似的迟滞行为,以及它们为何能用于许多类似的应用。
  • 如何为卫星应用选择合适的LDO 市场中有如此多的LDO,如何为子系统选择合适的耐辐射器件呢?让我们看看一些设计规格和器件特性,以帮助您做出这个决定。
  • 瑞萨电子为基于Arm Cortex-M23和-M33内核的RA MCU推 用于RA产品家族的SIL3认证自检软件扩展了整个功能安全解决方案组合
  • 小型太阳能光伏电源的串联与并联线性稳压对比 对小型太阳能光伏阵列而言,使用线性稳压方案会比较简单。本设计实例将针对此类系统解读,重点关注串联稳压器拓扑与并联稳压器拓扑的相对优势。
  • 绿色出行:英飞凌CoolSiC功率模块可将有轨电车的能耗降 为了满足绿色出行的要求,业界必须以提高能源效率为主要目标,进行新技术开发。顺应这一发展趋势,英飞凌科技即将推出采用XHP 2封装的CoolSiC MOSFET和.XT技术的功率半导体,这款专门定制的解决方案旨在满足轨道交通市场的需求。
  • 使用BLDC电机助力机械扫描激光雷达实现360度视场 激光雷达系统的视场 (FOV) 决定了激光雷达能够捕捉到的图像的宽度,因此该视场对于自动驾驶决策算法十分重要。扩大FOV的方法有很多种,其中之一就是利用机械扫描,使用电机帮助实现360度FOV。无刷直流 (BLDC) 电机可以实现此目标,且高效低噪,因此广受欢迎。
  • 如何设计小型USB-C PD和PPS适配器 为了实现先进的USB电源协议,除了反激式控制器外,设计工程师还需要使用专用的USB控制器或微控制器。这两个IC之间还需要低时延通信,确保整个解决方案符合USB协议。
  • HT7181 3.7V/7.4V升16V内置MOS大功率升压IC解决方案 深圳市永阜康科技有限公司针对升压值18V以下的DC-DC升压应用需求,推广一款集成14A开关管的17.8V输出、大电流非同步DC-DC升压IC:HT7181。
  • SMPS电感的安装方向会影响辐射吗? 开关模式电源(SMPS)产生的EMI辐射频谱是由许多参数组成的函数,包括热回路大小、开关速度(压摆率)和频率、输入和输出滤波、屏蔽、布局和接地。一个潜在的辐射源是开关节点,在很多原理图上称为SW。SW节点铜可用作天线,发射快速高效的高功率开关事件产生的噪声。这是大多数开关稳压器的主要辐射源。
  • PCIe 5.0连接器线缆详细信息曝光,最高支持600W 日前,Twitter 用户@momomo_us透露了进一步研究 PCIe Gen 5.0 连接器标准的图片和内容。根据泄漏者 @momom_us 发布的 PPT显示,即将推出的 PCIe Gen5 显卡标准官方名称为“12VHPWR”,负责定义 ATX 规格的英特尔数据显示,该接口将支持 4 种电源配置,分别为 150W、300W、450W、600W。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了