如何為開(kāi)關(guān)電源電路選擇合適的元器件和參數(shù)?

很多未使用過(guò)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的工程師會(huì)對(duì)它產(chǎn)生一定的畏懼心理,比如擔(dān)心開(kāi)關(guān)電源的EMI問(wèn)題、PCB layout問(wèn)題、元器件的參數(shù)和類型選擇問(wèn)題等。其實(shí)只要了解了,使用開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)還是非常方便的。

一個(gè)開(kāi)關(guān)電源一般包含有開(kāi)關(guān)電源控制器和輸出兩部分,有些控制器會(huì)將MOSFET集成到芯片中去,這樣使用就更簡(jiǎn)單了,也簡(jiǎn)化了PCB設(shè)計(jì),但是設(shè)計(jì)的靈活性就減少了一些。

開(kāi)關(guān)控制器基本上就是一個(gè)閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng),所以一般都會(huì)有一個(gè)反饋輸出電壓的采樣電路以及反饋環(huán)的控制電路。因此這部分的設(shè)計(jì)在于保證精確的采樣電路,還有來(lái)控制反饋深度,因?yàn)槿绻答伃h(huán)響應(yīng)過(guò)慢的話,對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)能力是會(huì)有很大影響。

輸出部分設(shè)計(jì)包含了輸出電容,輸出電感以及MOSFET等等,這些器件的選擇基本上就是要滿足性能和成本的平衡,比如高的開(kāi)關(guān)頻率就可以使用小的電感值(意味著小的封裝和便宜的成本),但是高的開(kāi)關(guān)頻率會(huì)增加干擾和對(duì)MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗,從而效率降低。低的開(kāi)關(guān)頻率帶來(lái)的結(jié)果則是相反的。

對(duì)于輸出電容的ESR和MOSFET的Rds_on參數(shù)選擇也是非常關(guān)鍵的,小的ESR可以減小輸出紋波,但是電容成本會(huì)增加,好的電容會(huì)貴嘛。開(kāi)關(guān)電源控制器驅(qū)動(dòng)能力也要注意,過(guò)多的MOSFET是不能被良好驅(qū)動(dòng)的。

一般來(lái)說(shuō),開(kāi)關(guān)電源控制器的供應(yīng)商會(huì)提供具體的計(jì)算公式和使用方案供工程師借鑒的。


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