模拟Buck-Boost转换器设计

我学习《变形金刚》的时候,我意识到这些重要设备默默地使现代技术和我们周围的世界。AC / AC和AC / DC转换当然是电子设备的重要任务,但DC / DC转换的任务之一,是许多不那么明显。

有很多方法之间的转换直流电压水平,和每一个电路都有不同程度的复杂性。使用buck-boost转换器提供了某些优势简单直流/直流转换方法,例如使用一个分压器。一个转换器将不可避免地出现作为一个直流电源的一部分,和模拟可以帮助你调整组件值需要使用变频电路。

类型的DC / DC转换器

也许最简单的直流/直流转换电路是一个分压器。这个电路是完全线性和步骤输入电压下降到一个较低的值相同的极性,和多余的电能转化成热能。然而,一个分压器不是一个理想的直流/直流转换电路。首先,分压器连接的负载将严重影响输出电压,除非将远远大于的负载电阻。

与一个不受监管的电源,输出直流电压将包含一些涟漪叠加在直流电压,然后可以删除调节电路。这个调节电路出现作为整体的一部分,直流/直流转换器。分压器用于DC / DC转换将电压下台,但仍允许波动传播到输出除非进一步过滤应用或除非这个输出传递给监管机构。调节器电路自然是最好的选择,因为它提供了过滤。

有两种类型的调节器电路直流电源:线性监管者和切换监管机构。切换监管机构包括巴克转换器,提高转换器,或合并的两个:buck-boost转换器。Buck-boost转换器作为ICs提供,可以安装在多氯联苯。这些转换器输出的电压电流和低噪音严重,使其适用于电池供电设备,工业系统和汽车应用。

开关直流电源的一个例子

巴克、提升和Buck-Boost转换器

巴克转换器和提高转换器操作使用一个开关晶体管反馈机制,类似于一个线性调节器。而不是作为压敏电阻,开关变换器使用开关来调节电流产生一个电感器和控制其方向与一个或多个二极管。这些开关式稳压器提供与线性稳压器相比显著提高效率。

buck-boost转换器简单结合了巴克或提高转换器的功能,和所需的模式选择采用脉冲宽度调制(PWM)开关信号。这将一个输入直流电压转换成相反的极性。这个转换器可以加强或者下台的输出电压,根据占空比的方波应用于开关晶体管。如果责任周期大于50%(增加模式),转换步骤的输出电压,而转换步骤的输出电压(巴克模式)时,占空比小于50%。

更高级的buck-boost转换器将包括一个反馈机制来规范责任周期对相位噪声,提供一个更稳定的输出电压。这种反馈机制可以包括一个comparator /松弛振荡器电路切换补偿噪声的波形,进一步抑制噪声的输出。

模拟Buck-Boost转换器

当处理一个SPICE-based电路模拟器在转换器的设计,你的目标应该是遍历各部分组件值转换器。一个目标是检查每个组件如何帮助减少纹波,最终产生一个平面线性电源的输出。你也可以检查工作循环应用于开关信号如何影响输出波形。

当你的仿真包包括香料为各种集成电路模型,这些模型可以包含在你的模拟和检查各种组件提供的性能。这允许您确定适合您的特定的组件组合变换器和尝试不同的反馈机制。

电源的核心部分

注意,buck-boost转换器包含至少一个等价的RLC电路,由于组件在设计和由于寄生电容和电感。这使得buck-boost转换器容易响当监管机构信号开关。你需要选择正确的混合组件的电路,每个电路的固有频率与开关频率不匹配或高阶谐波。

最后,开关集成电路(通常是一个场效应晶体管或场效应晶体管)在buck-boost转换器可以产生巨大噪音,它表现为EMI进行在输出信号。虽然这些ICs将开关控制信号频率相同,这产生高次谐波除了基本频率。电路模拟器,包括集成电路模型将允许您检查这些高阶谐波水平并确定所需的过滤去除进行了EMI。

噪声产生的开关也可以出现在附近的电路的痕迹或敏感的模拟电路辐射EMI。在足够高的频率和电流,这种噪声可以强大到足以引起无意识的在附近的数字电路开关。重要的是要注意,辐射EMI不能直接被认为是在一个电路模拟器。如果你想检查辐射EMI如何影响附近的电路,你需要使用一个3 d领域解算器。

您可以检查buck-boost转换器的时域和频域的行为和复杂电力电子时使用OrCAD PSpice软件模拟器从节奏。这种独特的包是专门适应复杂PCB设计,您可以构建模型来模拟和分析电路的行为在你的原理图和PCB。这个包还有34000 +各种半导体器件模型。许多半导体制造商也开发PSpice模型部分。

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