常用DCDC电源电路方案设计

1、。普通DC /DC电源电路设计方案分析1.DC/DC电源电路简介DC/DC电源电路也称为DC/DC转换电路，其主要功能是转换输入和输出电压。通常，我们称之为电压转换过程，输入电源电压在72V DC/DC转换范围内。常用电源主要分为车载和通讯系列以及一般工业和消费类系列。前者的电压一般为48V、36V、24V等。而后者的电压通常低于24V。不同的应用领域有不同的规律，如PC机常用的12V、5v和3.3V，模拟电路电源常用的5V和15v，数字电路常用的3.3V。结合我公司产品，主要总结24V以下DC/DC电源电路的常见设计方案。2.DC/DC转换电路的分类DC/DC转换电路主要分为以下三类：(1)

2、稳压管的稳压电路。(2)线性(模拟)稳压电路。(3)开关稳压电路3.稳压管稳压电路设计方案稳压管稳压电路的电路结构简单，但负载承载能力差，输出功率小。通常，它只为芯片提供参考电压，但不使用电源。并联稳压电路是常用的，其电路图如图(1)所示。通常，在选择稳压器时，可以根据以下公式进行估算：(1)Uz=Vout；(2)Izmax=(1.5-3)ILMax(3)Vin=(2-3)Vout该电路结构简单，能抑制输入电压的干扰。然而，由于调压器最大工作电流的限制，以及不能任意调节输出电压，该电路适用于输出电压不需要调节，负载电流小，要求不高的场合。该电路通常用于向低电源电压要求的芯片供电。有些芯片对电源

3、电压有较高的要求，如模数转换器芯片的参考电压等。此时，一些常用的电压基准芯片，如MC1403、REF02、TL431等。可以使用。主要介绍TL431和REF02的应用方案。3.1 TL431通用电路设计方案TL431是一款三端可调分流基准电压源，具有良好的热稳定性。它的输出电压可以通过两个电阻任意设置为Vref(2.5V)至36V之间的任意值。该器件的典型动态阻抗为0.2，基准电压源误差为1%，输出电流为1.0-100毫安。最常用的电路应用如图3-1所示。TL431包含2.5V的基准电压，因此，当在ref端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极的大范围分流来控制输出电压。在图3-1所示的电路

4、中，当确定R1和R2的电阻值时，它们将反馈引入Vo的分压。如果V o增加，反馈量增加，TL431的分流也增加，导致Vo降低。显然，当V1等于参考电压时，具有该深度的负反馈电路必须是稳定的，此时Vo=(1 R1/R2)Vref。选择不同值的R1和R2可以得到2.5V至36V的任何电压输出，特别是当R1=R2，Vo=5V时。图3-1并联调节器电路图图3-2大电流并联调节器电路图TL431的最大输出电流为100毫安。当需要更多电流时，可以在图3-1中增加一个三极管，用于电流扩展，如图3-2所示。使用上述设计方案时，应注意在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，即通过阴极的电流应大于1mA；电阻

5、R1和R2必须是具有低温度漂移和高精度的精密电阻，以确保输出电压的精度。当用电位器代替R1时，输出电压可以通过调节R1的大小连续调节，调节范围为2.5V-36V。3.2 REF02通用电路设计方案REF02是一款高精度基准电压芯片。输入电压为8V至40V，输出电压为5V，输出电压误差达到0.2%。常用的电路方案如下图3-3所示。在许多情况下，不仅需要正参考电压，还需要负参考电压。因此，一个既能产生正电压又能产生负电压的电路图3-3 REF02输出稳压电路图3-4 REF输出正负参考电压电路在图3-3和3-4所示的电路方案中，除了REF02之外，还可以使用许多基准电压芯片，并且可以根据需要选择合

6、适的基准电压芯片。4.线性(模拟)稳压电路的常见设计方案线性稳压器电路的设计方案主要基于三端集成稳压器。三端稳压器主要有两种类型，一种是固定输出电压，称为固定输出三端稳压器，另一种是可调输出三端稳压器，基本原理相同，采用串联稳压电路。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个端子，它具有外部元件少、使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，因此得到了广泛的应用。4.1固定输出三端调节器三端调压器的一般产品为78系列(正电源)和79系列(负电源)，输出电压由具体型号的最后两个数字表示，即5V、6V、8V、9V、12V、15V、18V、24V等。输出电流由78(或79)后跟字母区分。L表示0.1A，M表

7、示0.5A，没有字母表示1.5A，例如，78L05表格中的5V 0.1A。典型应用电路如下：图4-1典型应用电路图4-2增加输出电压的电路图4-3双电源电路当使用上述方案时，应该注意的是，输入电压和输出电压之间的电压差应该至少为3V，以便调节器中的调节器管在放大区域中工作。同时，输入输出电压差过大，会增加调节器的功耗。具体参数符合数据手册。二极管连接到三端电压调节器的输入和输出端，以防止当输入端短路时存储在输出端的电荷通过电压调节器并损坏器件。除了上述典型应用方案之外，输出可调的稳压电路可以设计成具有固定输出三端稳压器和集成运算放大器。电路方案如图4-4所示：图4-4输出可调的稳压电路在图中，

8、运算放大器集成为电压跟随器，运算放大器通过三端电压调节器供电。当电位计滑动到顶部时，输出电压为最大值。当电位计滑动到最低端时，输出电压为最小值。4.2可调输出三端调节器可调输出三端电压调节器通常用于LM317(正输出)和LM337(负输出)系列。最大输入输出极限差为40V，输出电压为1.2v-35v (-1.2v-35v)，输出电流为0.5-1.5A，输出端与调节端之间的电压为1.25V，调节端的静态电流为50uA。典型应用方案如图4-5所示：D1 D2二极管保护LM317是一个保护二极管。R2两端并联的C2可以大大提高抗谐波能力。上述几种DCDC变换电路属于串联反馈稳压电路。在这种工作模式下

9、，集成稳压器中的调节管工作在线性放大状态，因此当负载电流较大时，损耗相对较大，即转换效率不高。因此，使用集成电压调节器的电源电路的功率不是很大，一般只有2-3W，并且这种设计方案仅适用于低功率电源电路。图4-5 LM317可调稳压器电路5.开关稳压电路的设计方案由开关电源芯片设计的DCDC转换电路转换效率高，适用于较高功率的电源电路。目前，它已被广泛使用，一般分为非隔离开关电源和隔离开关电源电路。5.1非隔离DCDC转换电路设计方案非隔离开关电源电路主要分类如下图所示：图5-1非隔离开关电源电路的分类5.1.1基于LM2575实现非隔离DCDC转换的方案LM2575是美国产的1A集成稳压电路图

10、5-2 5V稳压电源电路图5-3 -12V稳压电路图5-3 1.2-55V可调稳压电源电路重用上述方案应注意的几点：(1)在图5-3中，输出电压计算公式为：(2)电感可根据以下公式选择：选择电感时，可以在电感大小和系统性能之间进行折衷，并且可以选择接近该值的合适电感。(3)输出电容器选择等效串联电阻的电容来降低输出纹波电压，可以使用固体电容器或多层陶瓷电容器。您可以根据以下公式进行选择：(4)二极管选择二极管的额定电流应大于LM2575的最大电流限值，反向电压应大于最大输入电压的1.2倍。5.2隔离DCDC转换电路设计方案常用的孤立DC/DC转换主要分为三类：图5-4常用隔离开关电源的分类本文

11、介绍了一种常见的单端反激式DC/DC变换器电路，其控制芯片为UC3842或UC3843。UC3842是一款高性能的固定频率电流控制器，主要用于隔离交流/DC和DC/DC转换电路。其主要应用原则如下：该电路由主电路、控制电路、启动电路和反馈电路组成。主电路采用单端反激式拓扑，由升压降压斩波电路和隔离变压器组成。该电路具有结构简单、效率高、输入电压范围宽的优点。控制电路是整个开关电源的核心，控制质量直接决定着电源的整体性能。该电路采用峰值电流型双环控制，即在电压闭环控制系统中加入峰值电流反馈控制。电路电流环控制采用UC3842内部电流环，电压外环控制采用由T L431和光耦PC817组成的外部误差

12、放大器，误差电压直接送到UC3842的一个引脚。误差电压通过采样电阻与电流比较器的同相输入引脚3收集的初级侧电流进行比较，以调整输出端的脉冲宽度。2个引脚接地。R4和C5是UC3842的定时元件，它们决定了UC3842的工作频率。当UC3842的一个引脚的电压低于1伏时，输出端将关闭。当引脚3上的电压高于1 V时，限流电路将开始工作，UC3842的输出脉冲将被中断。开关管上的波形出现打嗝，可实现过压、欠压、限流等保护功能。在该方案中选择合适的变压器和金属氧化物半导体管可以产生很大的功率。与以往的设计方案相比，电路结构复杂，元器件参数确定困难，开发成本高。因此，当需要该方案时，可以优先选择市场上较便宜的DC/DC隔离模块。6.摘要本文主要介绍三种电路模式的几种常见设计方