隔离型反激式AC/DC转换器的设计说明

[导读]在AC/DC转换器设计篇，首先以“AC/DC PWM方式反激式转换器设计手法”为题，就隔离型反激式AC/DC转换器的设计进行了相关说明。

本章作为AC/DC转换器设计篇的第2弹，介绍非隔离型降压转换器的设计案例。在AC/DC转换器设计篇，首先以“AC/DC PWM方式反激式转换器设计手法”为题，就隔离型反激式AC/DC转换器的设计进行了相关说明。本章将对不使用变压器的AC/DC降压转换器的电路工作和设计案例进行解说。

当然，AC/DC转换器并非全部是隔离型的。事实上，还有许多应用是无需绝缘的，因不使用变压器而具有尺寸、重量、成本方面的优势。为便于理解，先看一个电路示例。一般被称为“降压(Buck)转换器”的降压型转换器，也被称为“二极管整流”或“非同步整流”。概念上与DC/DC转换器的降压转换器相同。

下面列出了本章的概要。计划先回顾一下降压转换器的基本工作，然后使用上述电路示例从元器件选型方法到布局设计进行解说。

AC/DC非隔离型降压转换器的设计案例概要

何谓降压转换器-基本工作及不连续模式和续模式

电源IC的选择和设计案例

主要元器件的选型

输入电容器：输入电容器C1与VCC用电容器C2

电感L1

电流检测电阻R1

输出电容器C5

输出整流二极管D4

EMI对策

实装PCB板布局与总结

关键要点:

・非隔离型AC/DC转换器的设计解说

・被称为二极管整流或非同步整流方式的降压转换器的电路示例一、正确理解DC/DC转换器

DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。

二、DC/DC转换器电路设计原理

DC- DC就是直流-直流变换，一般有升压(BOOST)、降压(BUCK型)两种。降压式DC/DC变换器的输出电流较大，多为数百毫安至几安，因此适用于输出电流较大的场合。降压式DC/DC变换器基本工作原理电路如下图所示。VT1为开关管，当VT1导通时，输入电压Vi通过电感L1向负载RL供电，与此同时也向电容C2充电。在这个过程中，电容C2及电感L1中储存能量。当VT1截止时，由储存在电感L1中的能量继续向RL供电，当输出电压要下降时，电容C2中的能量也向RL放电，维持输出电压不变。二极管VD1为续流二极管，以便构成电路回路。输出的电压Vo经R1和R2组成的分压器分压，把输出电压的信号反馈至控制电路，由控制电路来控制开关管的导通及截止时间，使输出电压保持不变。

三、DC-DC电路设计要考虑以下条件：

1.外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。

2.DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。

四、选择PWM IC要考虑的要点有：

1.PWM IC的最大输入电压。

2.PWM开关的频率，这一点的选择关系到系统的效率。对储能电感，电容的大小的选择也有一定影响。

3.MOS管的所能够承受的最大额定电流及其额定功率，如果DC-DC IC内部自带MOS,只需要考虑IC输出的额定电流。

4.MOS的开关电压Vgs大小及最大承受电压。

五、电感、二极管、电容的选择

1.电感量：大小选择主要由开关频率决定，大小会影响电源纹波;额定电流，电感的内阻选择由系统功耗决定。

2.二极管：通常都用肖特基二极管。选择时要考滤反向电压，前向电流，一般情况反向电压为输入电源电压的二倍，前向电流为输出电流的两倍。

3.电容：电容的选择基于开关的频率，系统纹波的要求及输出电压的要求。容量和电容内部的等效电阻决定纹波大小(当然和电感也有关)。