隔离dcdc芯片，DC/DC电源芯片详解

很多朋友对隔离dcdc芯片，DC/DC电源芯片详解不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

开关电源是通过控制电路高速开关开关管，将直流电转换成高频交流电提供给变压器进行变压，然后产生一组或多组所需的电压。但是作为一个普通用户，你真的懂一些电子的东西吗？

随着开关电源芯片技术领域中电力电子器件和开关变频技术的发展，两者相互促进，推动开关电源每年以两位数以上的速度增长，速率向轻、小、薄、低噪声、高可靠性、抗干扰方向发展。

开关电源芯片可分为两大类：交流/DC电源芯片和DC/DC电源芯片。DC/DC变流器已经模块化，设计技术和生产技术在国内外已经成熟和标准化，并得到用户的认可。然而，AC/DC的模块化由于其自身的特点，在模块化过程中遇到了更加复杂的技术和工艺制造问题。

AC/DC电源管理芯片的转换是将AC转换为DC，其功率流向可以是双向的。从电源到负载的功率流称为“整流”，从负载到电源的功率流称为“有源逆变器”。

AC/DC变换器的输入是50/60Hz的交流电，必须经过整流和滤波，所以需要一个比较大的滤波电容。同时，由于安全标准的限制(如UL、CCEE等。)和EMC指令(如IEC、FCC、CSA)，交流输入侧必须增加EMC滤波器，必须使用符合安全标准的元器件，限制了交流/DC电源的小型化。

DC/DC电源芯片详解DC/DC电源是指将DC转换为DC的电源。从这个定义来看，LDO(低压差线性稳压器)芯片也应该属于DC/DC电源，但一般只把DC转换成DC，通过开关方式实现的电源称为DC/DC电源。一、工作原理要了解DC/DC的工作原理，首先要了解开关电源的一个定律和三种基本拓扑(不要觉得开关电源的基本拓扑很难，要继续往下看)。

1.电感电压伏秒平衡定律功率变换器在输入、负载和控制都是定值时的工作状态，在开关电源中称为稳态。在稳态下，功率变换器中的电感满足电感电压的伏秒平衡定律：对于一直工作在稳态下的DC/DC功率变换器，当有源开关接通时加到滤波电感上的正向伏秒必须等于当有源开关断开时加到电感上的反向伏秒。是不是有点难以理解，再往下看示意图分析。

2.开关电源的三种基本拓扑：2.1降压降压降压。我们先来看看原理图。图1当PWM驱动高电平导通NMOS晶体管Q1时，忽略MOS晶体管的导通压降，电感电流线性上升。此时电感正向伏秒为：V*Ton=(Vin-Vo)*Ton。当PWM驱动低电平以关断NMOS晶体管Q1时，电感电流不会突然改变。通过续流二极管(忽略二极管压降)形成一个环路，为输出负载供电。此时电感电流下降，电感反向伏秒为：V*Toff=Vo*(Ts-Ton)。

根据电感电压的伏秒平衡定律，(Vin-Vo)*Ton=Vo*(Ts-Ton)，即Vo=D*Vin (D为占空比)2.2 BOOST升压型图2类似于BUCK电路。MOS管导通时，电感正向伏秒为：Vin * Ton；当MOS管关断时，电感的反向伏秒为：(Vo- Vin)*(Ts-Ton)根据电感电压的伏秒平衡定律，Vin*Ton=(Vo- Vin)*(Ts-Ton)表示Vo=Vin/(1-D)2.3 BUCK-BOOST升压电压(此电路中二极管方向相反)。

首先我们来看图3中的电路图，和BUCK电路分析方法一样。MOS管导通时，电感的正向伏秒为：Vin * Ton；当MOS晶体管关断时，电感的反向伏秒为-Vo*(Ts-Ton)。根据电感电压的伏秒平衡定律，可以得到：Vin*Ton=-Vo*(Ts-Ton)，即Vo=-Vin*(D/(1-D))。因此，DC/DC芯片主要通过比较反馈电压和内部参考电压来调整MOS晶体管的驱动波形的占空比。3.同步整流技术

因为二极管导通时至少有0.3V的压降，续流二极管D消耗的功率会被称为DC/DC电源的主要功耗，严重限制了效率的提高。为了解决这个问题，采用导通电阻非常小的MOS晶体管来代替续流二极管。然后控制器同时控制开关晶体管和同步整流器，保证两个MOS晶体管不能同时导通，对短路负责。图4二、直流/DC电源调制模式

DC/DC电源属于斩波式，即按照一定的调制方式，使高速开关连续通断，通过控制开关通断的占空比来实现DC电源的电平转换。DC/DC电源有三种调制模式：PWM模式、PFM模式以及PWM和PFM的混合模式。1.脉宽调制

PWM采用恒定的开关频率，通过调节脉宽(占空比)实现稳定的电源电压输出。在PWM调制模式下，开关频率是恒定的，即没有长期关断。优点：低噪音，高效率，快速响应负载变化，支持连续供电模式。缺点：轻载下效率低，电路不稳定，设计时需要提供假负载。2.PFM(脉冲频率调制)

PFM可以通过调节开关频率来实现电源电压的稳定输出。PFM工作时，输出电压超过上限阈值电压后，其输出会被关断，直到输出电压降到下限阈值电压以下，才会再次开始工作。优点：功耗低，轻负载下效率高，无需提供假负载。缺点：对负载变化反应慢，输出电压的噪声和纹波比较大，不适合连续供电。三、DC/DC芯片的内部结构

接下来，让我们看看DC/DC功率芯片内部的单元模块，并向您展示基本拓扑结构和功率芯片之间的关系。我们先来看一个图。图51。误差放大器误差放大器的功能是放大反馈电压(FB引脚电压)和基准电压之间的差值，然后使用该信号来控制PWM输出信号的占空比。2.温度保护：当温度高于极限值时，芯片停止工作。

3.限流保护：如果电流比较器的电阻上的电流太大，输出会下降，直到超过下限阈值，功率芯片就会打嗝。这种模式可以在输出短路时很好地保护芯片和稳压器。过流现象一旦消除，打嗝也就消除了。4.软启动电路：用于降低电源启动时的浪涌电流，使输出电压缓慢上升，减少对输入电源的影响。四、 DC/DC电路硬件设计参数选择标准

1.设置输出电压：首先，选择一个合适的R2。R2过小，静态电流过大，会增加损耗；如果R2太大，静态电流就会太小，FB引脚的反馈电压就会对噪声敏感。一般来说，数据手册中有推荐值范围的参考。选择R2，根据输出电压计算R1的值，其中R1=((Vout-Vref)/Vref)*R2。

2.电感：应选择电感，使电感电流保持连续，直到输出最小额定电流。在电感选择的过程中，需要考虑输出电流、纹波、体积等诸多因素。较大的电感将导致较小的纹波电流，从而导致较低的纹波电压，但较大的电感将具有较大的物理尺寸、较高的串联电阻和较低的饱和电流。一般在芯片的数据手册里会有相应的计算公式。

3.输出电容：输出电容的选择主要是根据设计中对输出纹波的要求。电容产生的纹波：比较小，可以忽略不计；电容等效电感产生的纹波：300KHz~500KHz以下，可以忽略不计；电容等效电阻产生的纹波与ESR和流经电容的电流成正比。电流纹波主要与开关管的开关频率有关，基本上是开关频率的n次谐波。为了降低纹波，让ESR尽可能小。

以上知识分享希望能够帮助到大家！