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1.1高频降压变化器的局限
大家好!我是德州仪器的 系统应用工程师欧益亚
今天很高兴有机会 在这里和大家分享一下
TI推出的一个高频的串联电容 buck电路
今天要介绍的内容
包括四点
第一个是介绍一下
我们传统的buck电路
如果是采用高频化
它会有哪些局限性
第二个是介绍一下
高频串联电路 buck电路的
一些主要的工作特点
第三会给出一些 串联电路 buck电路的
工作的实验波形
第四呢 会给出一个
我们设计一个高频串联电路
buck电路一些设计的主要原则
现在 大家对这张图 可能都比较熟悉了
这是一个电源系统功率传递的简图
我们通常是从一个交流电取电
然后把它转成400伏的一个高压
然后再通过一个高压的降压 DC/DC
转化为12v中间的直流母线
那么 最终我们的终端负载
可能是一个FPJ 也可能是CPU
也可能是一个Flash
它们所需要的供电电频
可能都不尽一样
这个时候 就会在中间母线12伏
跟我们终端的最终的一个负载之间
会加一个降压的变换器
来实现把12伏中间母线转化为
我们所需要的一个负载电压
我们经常所采用的拓扑
就是buck的一个拓扑
我们也通常称这个模块
是一个PRL的电压调整器
我们在开关电源里面经常会提到
需要把开关电源的开关频率提高
提高整个开关电源系统的 开关频率有什么好处呢?
第一个最直观的好处就是说
它能够有效地降低 整个电源系统的体积
左边是一个例子
就是说 500K的一个buck电路
它所需要的一个整体的尺寸
那么 这里 它采用的一个电感
它是232立方毫米的尺寸
右边是2兆赫兹的一个降压电路
那么 它整个拓扑的尺寸呢
都只有157个立方毫米
所以说 它这个尺寸
就会有一个比较大的明显的改善
第二个呢 如果采用高频化
会有一个另外的好处 就是说
它能够使我们系统 有一个更快的响应速度
第三个 因为高频化之后
它能够使我们输入的电容
输出的电容 输出的电感都能够
非常 有一个明显的体积的减小
那么 就同样的 这也就意味着
我们所需要的整个buck的成本
也有一个很明显的改善
那么 这里是给出了一个
电感尺寸 做比较
我们常用的 比如说是
一个500k的buck电路里面
经常会用到一个7x7x4的一个电感
或者是一个8.5x8.5x2.5的一个电感
这种是实际应用里面
那么 如果我们能把开关级别提升
到2兆
那么 我们可能 这个时候所需要的电感
可能就只需要一个
2.5x2.0x1.2的这个电感
那么从电感的尺寸上来做比较的话
它可以使我们的电感尺寸
减小15倍
当然 我们前面只提到
提高开关频率
对我们整个电系统所带来的好处
实际上呢 提高开关频率
对我们电源系统也是有坏处的
那么 第一个我们需要考虑的就是说
一个更高的开关损耗
因为我们整个电源开关系统里面
它管子的开关损耗
实际上是跟开关周期是成正比的
那么 更高的开关频率
就意味着一个更高的开关损耗
那么 第二个缺点就是说
我们需要考虑到
如果说我们把一个电源系统
它的开关频率提得很高
比如说 提高到5兆
那么 就意味着我们整个的开关周期
就变得很小
比如说 如果是5兆的话
就是200ns的一个周期
那么 如果是像前面的这种应用
是一个12伏输入
1.2伏输出的一个应用场合
10:1的电压转换比
就意味着只有一个20ns的导通时间
对于我们buck上管
这个 相对来说 20ns的导通时间
这个对现有的技术来说
基本上是不可能实现的
所以说 我们市面上看到的
号称能够支持
高频的一个应用 一般都是会限定
它的一个应用的场合
比如 会把输入输出的电压转换比
会小于 5:1
以及它的负载电流不能太大
可能会小于 1安
那么 就能够限制它的一个
把整个系统因为高频化所带来的一个
开关损耗
在一个 我们可以忍受的范围之内
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视频简介
1.1高频降压变化器的局限
本节介绍传统的降压变化器高频化的局限性