開關(guān)式DC/DC變換器的種類
開關(guān)式DC/DC變換器按結(jié)構(gòu)可分為以下三類。
①電感式DC/DC變換器,如圖(a)所示:
?、跓o調(diào)整電容式電荷泵,如圖(b)所不;
?、劭烧{(diào)整電容式電荷泵,如圖(c)所不。
圖 三種典型的DC/DC變換器框圖
三種電路的工作過程均為:首先儲存能量,然后以受控方式釋放能量,以獲得所需的輸出電壓。電感式DC/DC變換器采用電感器來儲存能量,而電容式電荷泵采用電容器來儲存能量。
無調(diào)整電容式電荷泵缺少調(diào)整電路,而可調(diào)整電容式電荷泵在基本電荷泵的后端增加了線性調(diào)整器或電荷泵調(diào)制器。線性調(diào)整的輸出噪聲最低,并可以在更低的效率情況下提供更好的性能。因電荷泵調(diào)制器沒有串聯(lián)傳輸晶體管,只是控制開關(guān)管的導通和截止,所以可以提供更高的效率,且在給定的芯片面積(或消耗)下可提供更多的輸出電流。增加開關(guān)頻率也就增加了電荷泵的靜態(tài)電流,但是也同時降低了C1和C2的電容值??烧{(diào)整電容式電荷泵的輸入噪聲也比基本電荷泵要低。電荷泵工作在高的工作頻率下時可簡化濾波電路,從而進一步降低了傳導噪聲。
由于電荷泵采用脈沖頻率調(diào)制技術(shù),當輸出電壓高于目標調(diào)節(jié)電壓時,調(diào)制器是閑置的,此時消耗的電流最小,囚為儲存在輸出電容器上的電荷會提供負載電流。而隨著這個電容器不斷放電及輸出電壓逐漸降到目標調(diào)節(jié)電壓以下,調(diào)制器才會被激活并向輸出傳輸電荷。這個電荷供給負載電流,并增加輸出電容器上的電壓。
電荷泵消除了電感器和變壓器所帶來的磁場和電磁干擾,但仍然是一個微小噪聲源。當泵電容和一個輸入源或另一個帶不同電壓的電容器相連時,電荷泵會產(chǎn)生高充電電流。電荷泵工作在1倍壓線性模式時可改進效率,但叉不會像電感式降壓調(diào)整器那樣復雜。
電荷泵可以依據(jù)電池電壓的輸入值不斷改變其輸出電壓。例如,它在1.5倍壓或1倍壓的模式下都可以運行。當電池的輸入電壓較低時,電荷泵可以產(chǎn)生一個相當于輸入電壓的1.5倍壓的輸出電壓;而當電池的電壓較高時,電荷泵則在1倍壓模式下運行,此時電荷泵僅僅是將輸入電壓傳輸?shù)截撦d中,這樣就在輸入電壓較高的時候降低了輸入電流和功率損耗。
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