·DCDC电源模块学习

一、概述

DCDC（开关电源）是指将直流输入的电压变换成另一等级的直流输出电压的装置。

开关电源MOS管不断地开关，导致纹波比较大。LDO三极管工作在放大区，纹波小，但是损耗大。

 分类：

二、DCDC基本结构

斩波和占空比（0<D=Ton/Ts<1）

 BUCK电路的结构

Vo=D*Vi

1.通过电容平滑电压输出。

2.电容不能接在电压骤变的电源两端。原因是，由电容的电压电流公式可知，电压骤变使得dv/dt无穷大，会产生大的瞬态电流，可能会烧坏电容。

3.通过电感平滑输出电流。

4.电感需要提供续流回路，原因是，电感所在电路断路后，如果电感没有续流回路，会导致电感两端电压瞬间反向升高。（二极管提供续流回路，因为二极管和MOS不可能同时打开）

buck电路降压升流

 

boost电路降流升压

BOOST电路结构

 

占空比D=开关闭合时间/一个周期时间。

输出电流平均值小于电流源的输出电流。

1.现实中都是电压源，因此用电压源串联电感来提供一个近似的电流源。

2.负载两端接电容平滑输出电压。

3.开关闭合时会出现电容断路的情况，因此加二极管抑制短路。

对BOOST的理解，开关闭合时，电容为负载回路供电，同时电感充能，开关断开时，电感储存的能量和电压源的能量一起泵出，将电压升上去。

BUCK-BOOST电路结构

将BUCK BOOST电路级联理论上可以实现升降压，但需要调节两个mos的占空比。D1 D2

考虑电路化简。

1.三极管和二极管同步工作，输出电压只需要一个参数D调节。

  2.LCL网络优化

3.工作方式

 

三、BUCK电路换流特性分析

前提条件 分析建立在稳态情况下

BUCK电路的两种情况（MOS导通和关闭）

  二极管作用：在MOS管断开时为电感提供续流通道。↑

对BUCK中电感电容的电压电流分析↓

对BUCK中S和D的电压电流分析。↓

BUCK电路的稳定增益计算

电感电压的伏秒平衡和电容电流的安秒平衡

电压对时间的积分就是电流的变化，t开启和t关断电流变化为0.并且开启和关断时间内电感电压近似为常数。上述中间积分式能化简为左下的等式，这个就是电感电压的伏秒平衡。

那么具体用伏秒平衡还是安秒平衡去计算电路增益，具体要看那个是输入电压和输出电压的桥梁

BUCK的稳态增益

由电感的伏秒平衡，能够得到左侧倒数第三行的积分式。进而推导出BUCK的电压增益

电感电流分析（电感选型）

电感电流分为直流分量和交流分量。交流分量走电容，直流分量走电阻，电容电阻上的电流叠加即为电感电流。

电容电压分析 （电容耐压选型）

首先分析电容电流，电容电流即为电感电流的交流部分，也就是把电感电流-t的横坐标向上移动IR

那么可以得出电容电流的公式，对电容电流公式积分即可得到电容电压公式。

MOS和二极管电压电流分析

分析例题

 

 上述解题的前提条件是，BUCK电路工作在连续状态，我们才能得出Vo=D*Vi的结论，进而计算其他参数。