①輸入電容器電容確定降壓型DCDC轉換器的輸入電容器的容量時有哪些注意事項?
原則上請參考各IC的技術規(guī)格書中列出的推薦元器件及其值 。另外,由于電容器的有效電容因施加到電容器的直流電壓而異,因此 , 請參考由電容器制造商提供的表示直流電壓與電容量之間的關系的特性曲線圖等,選用可以確保與推薦產品具有相同有效容值的電容器 。同時,也需要遵守等級等要求 。
想請教一下如何確定輸入電容器的電容值 。
從電源IC穩(wěn)定運行的角度來看 , 首先要考慮技術規(guī)格書中的推薦產品和常數 。此外,當因EMC對策等因素而需要降低輸入紋波電壓或尖峰噪聲時,請考慮選用與各頻段和所需阻抗特性相匹配的電容器 。
陶瓷電容器實際電容量會根據陶瓷電容器的直流偏置特性而變化 , 但是阻抗特性也會相應地發(fā)生變化嗎?
當實際電容量因直流偏置而減小時,諧振點會移至高頻段,因此阻抗特性也會改變 。
考慮到陶瓷電容器的直流偏置特性,在實際使用的電壓范圍內選擇電容量變化較小的電容器尺寸,這種做法是否正確?
正確 。但是,電容量變化較小的電容器通常尺寸較大 。如果出現(xiàn)空間限制問題,可以在考慮到直流偏置特性引起的電容量變化的基礎上,選用實際電容量與推薦值同等的電容器 。
在選擇輸入電容器時,為什么要選擇低阻抗電容值的陶瓷電容器?
通常,陶瓷電容器容量值越低,自諧振頻率越高,電容器的功能就越高 。DC/DC轉換器開關工作的頻率分量主要有開關頻率(幾百kHz~幾MHz)和開關上升/下降頻率(100 MHz~)兩種 。特別是為了抑制后者~的電源波動,需要具有低容量值的陶瓷電容器 。
在輸入端并聯(lián)布置電解電容器和陶瓷電容器的原因是什么?
可以認為這取決于應用產品的設計規(guī)格,但是大容量電解電容器是在應用產品電源OFF時起到延緩輸入電壓衰減的作用 , 而陶瓷電容器的ESR很小,因此針對類似開關電流這樣的急劇電流變化,起到提供電荷的作用 , 兩者的使用目的不同 。
如果電容量因輸入陶瓷電容器的直流偏置特性而發(fā)生了變化,是否有必要重新確認阻抗特性?
隨著直流偏置特性引起的容值衰減,諧振頻率等阻抗特性也會發(fā)生相應的變化 。需要聯(lián)系電容器制造商來獲取相對于直流偏置的阻抗特性,并據此進行選型;或者采用在使用電壓中因直流偏置特性而引起的電容下降程度可接受的額定電壓高的MLCC 。
如果電容量因輸入陶瓷電容器的直流偏置特性輸入旁路小容量陶瓷電容器和大容量電容器哪一個應該更靠近IC進行布置?
請將旁路電容器更靠近IC進行布置 。這是因為旁路電容器是用來應對單位時間的較大電流變化的 , 如果距離過遠,布線中的寄生電感就會增加 , 其效果就會減小 。
其他對于去耦電容器來說 , 當希望對多個頻率采取對策時,布置多個與各頻率相對應的電容器比較好,還是統(tǒng)一選擇正合適的常數比較好?另外,如果布置多個電容器,是否有不利影響?
建議根據頻率布置多個電容器 。不利影響在于,如果布置多個具有不同自諧振頻率的電容器,則可能在它們之間的頻率內發(fā)生反諧振,并且反諧振頻率處的噪聲特性可能會惡化 。另外溫度補償開關那邊是開,關于多個電容器的布置,最好將自諧振頻率高的電容器(主要是小容量電容器)靠近IC進行布置,反之,如果將自諧振頻率高的電容器布置在離IC較遠的位置,則自諧振頻率會因到電容器之間的布線感抗而移至低頻段,最終可能無法獲得預期的特性 。
電解電容器在選擇電容器時,很多情況下技術規(guī)格書中并沒有列出電解電容器的ESR值 。ESR值應如何確認?
包括ESR在內的各詳細值 , 請與電容器制造商聯(lián)系 。
當輸入/輸出電容器使用電解電容器時,有什么注意事項?
需要確認輸入電壓和輸出電壓的紋波波形是否在容許范圍內 。這是因為電解電容器的ESR通常大于陶瓷電容器的ESR 。另外還應注意其溫度特性不如陶瓷電容器的溫度特性這一點 。
工作為什么需要輸入電容器?
需要輸入電容器來穩(wěn)定輸入電壓 。
②電感電感值(L值)請教一下為了減小DC/DC轉換器的紋波電流⊿IL而增加電感器的電感值的缺點,以及反之減小電感值的缺點 。
增加L值的缺點在于需要增加輸出電容器的容量以保持負載響應性能,并且電感器的尺寸也會增加 。
降低L值的缺點在于紋波電壓會增加 。當使用極小的L值時,紋波電流會變大,因此需要確認在正常工作期間未達到電源IC的過電流檢測值 。
如果預測最大負載電流并將電感的L值設置得較大,那么在實際運行中,當輸出電流低于最大負載電流時,運行和特性是否會出現(xiàn)問題?換句話說,如果L值過大,是否會有不利影響?
如果與推薦值差距太大 , 就可能需要調整相位補償 。由于電源的頻率特性會根據L值而變化,因此需要確認穩(wěn)定性和響應性是否存在問題 。另外,某些IC具有指定的電感值,在這種情況下,請遵循指定的電感值 。
有時更改推薦的電感值(L值)可能會提高效率,但是有什么與之對應的權衡項嗎?
使用大于推薦值的電感值 , 有時可以提高輕負載時的效率 。作為其權衡項,頻率特性和紋波電流的大小會相應地發(fā)生變化 , 因此需要充分驗證并確認其運行和動作情況 。
電感的L值過大時有什么不利影響?
不利影響包括負載響應性能下降、電感尺寸增加 。此外,某些IC控制方式可能會對L值有限制,如果使用超出限制的L值的電感,則可能會損害控制環(huán)路的穩(wěn)定性 。
當實際使用的輸出電流為技術規(guī)格書中應用電路的輸出電流值的一半左右時,是否應根據實際使用情況更改電感的L值?
最好設置在技術規(guī)格書的應用電路中的電感值和推薦電感值范圍內 。例如 , 假設實際使用的電流為1/100,電感值將大幅增加,變得不現(xiàn)實 ??紤]到這些因素,雖說得其大者可以兼其?。?但是會出現(xiàn)一些浪費或不合理,因此應該選擇輸出電流與實際使用的電流相匹配的電源 。
當增加輸出電感的電感值時,為什么也要增加輸出電容器的電容量?
這是為了補償相對于輸出負載電流波動的響應性能波動 。
為了降低輸出紋波電壓而增加電感值有哪些弊端?
增加L值的弊端在于需要增加輸出電容器的容量以保持負載響應性能,并且電感器的尺寸也會增加 。
為了減少紋波電流⊿IL而增加電感器的電感值有什么缺點?
電感值較大的電感器往往尺寸也較大,成本也較高 。
當使電感值(L值)大于推薦電路中的L值時,需要確認哪些項目?
如果增大電感值,則對于相同尺寸的電感來說 , 額定電流值可能會減小,因此需要確認是否滿足額定電流值要求 。在運行方面,負載響應性能會下降,因此需要確認負載變化時的電壓波動情況 。此外,某些IC的頻率特性會隨著電感值的變化而變化 。特別是對于電壓模式控制的IC來說,尤其需要確認頻率特性,并確認輸出電壓相對于負載電流瞬變是否穩(wěn)定 。對于電流模式的IC來說,如果已經指定了電感值的范圍,則需要在指定范圍內選擇,否則運行可能會變得不穩(wěn)定 。
其他在DCDC轉換器的電感選型過程中,DCR和ACR會產生怎樣的影響?
影響電源效率 。當DCR較大時,電感平均電流和DCR引起的損耗會增加 。另外,當ACR較大時,電感紋波電流和ACR引起的損耗會增加 。
可以在電感電流不連續(xù)模式下使用IC嗎?
沒問題,但是有一個缺點,即負載電流急劇變化時的響應性能比連續(xù)模式下要差 。
為什么電感紋波電流的上升和下降斜率不同?
這是因為電感兩端被施加的電壓不同 。當高邊開關導通時,Vin-Vout的電位差將施加到電感 。當高邊開關關斷時,則0V-Vout的電位差會施加給電感 。
為了抑制紋波電流而增加L值或增加輸出電容器對相位補償有影響嗎?
增加(改變)輸出的L值或C值會影響電源電路的頻率(相位)特性 。但是,如果輸出的L值和C值在技術規(guī)格書中給出的上限值和下限值范圍內,則可以通過調整相位補償元器件的值來使運行穩(wěn)定 。
額定/飽和當DC/DC轉換器的輸出電流有規(guī)定的范圍(例如0.5A~3.0A)時,如何確定電感的常數?
根據最大電流來選擇元器件 。例如在0.5A~3.0A這個電流范圍示例中,請按照3A來計算 。
如果IC具有過電流檢測功能,是否需要將輸出電感飽和電流設置為過電流檢測值以上的值?
當流過的負載電流超過電感的飽和電流時,紋波電流的增加量會超出預期,甚至會達到過電流檢測值,因此 , 建議將輸出電感飽和電流設置為過電流檢測值以上的值 。
為什么將電感的紋波電流⊿IL設置為輸出電流的30-40%?
當將⊿IL設置為輸出電流的30~40%時,可以平衡效率/負載響應/穩(wěn)定性等電源性能 。
電感的磁飽和與溫度有關嗎?
如果芯材是鐵氧體,則在高溫條件下容易發(fā)生磁飽和 。如果芯材是金屬,從材料特性方面看,不太容易發(fā)生磁飽和 。
電感選型時有哪些注意事項?
選型時需要注意開關電流的峰值不要超過電感的直流疊加電流額定值 。
關于電感的選型,有一種做法是選擇相對于飽和電流的計算值具有足夠余量的電感 , 但是應該留出多少余量才算是“足夠的余量”?
通常認為應該有20%左右的余量,但最終需要通過仔細確認技術規(guī)格書中的各種特性來決定 。
【開關電源電路中電容、電感知識點】電感的選型示例一般描述為“從飽和電流為xxA以上的xxμH電感開始”,最終應該如何決定?
最終需要實際裝機確認相位特性和負載響應特性之后進行判斷 。
電感的直流疊加容許電流應該有多少余量?
從IC的穩(wěn)定運行角度上看,通常只要在電感制造商規(guī)定的容許電流值以下 , 基本上就沒有問題 。
電感的直流疊加特性在所使用的電流中容許的下降程度大致是多少?
與直流疊加特性中的L值衰減相對應的容許電流值是由電感決定的,因此選擇時應使其在該電流范圍內 。
電感飽和電流應該有多少余量?
通常認為應該有20%左右的余量 , 但最終需要通過仔細確認技術規(guī)格書中的各種特性來決定 。
如果在電感的額定電流值以下的條件下使用,通常會引起磁飽和嗎?另外,引起磁飽和的電流值會在技術規(guī)格書中給出,還是只能通過實測才知道?
只要電流低于額定電流值,就不會引起磁飽和 。該值可以通過實測來獲取或通過與電感制造商聯(lián)系來獲取 。
關于直流疊加特性,應該將百分之多少的減少率視為可用范圍?
直流疊加特性是以“Isat”表示的,減少率(例如20%或30%)因電感制造商和產品而異 。因此需要充分確認要使用的電感的規(guī)格書之后再作出判斷 。
③輸出電容器ESR(等效串聯(lián)電阻)當使用電解電容器等ESR較大的電容器時,除了紋波電壓以外,是否還有其他問題?
頻率特性可能會改變 。需要確認相位裕度和運行穩(wěn)定性 。
輸出紋波為什么會產生輸出紋波電壓?
在開關電源中,因為開關(反復ON/OFF)和使用電感而產生紋波電流 。這種紋波電流和輸出電容器的ESR會導致紋波電壓產生 。
降低輸出紋波電壓的設計是否是通常做法?
供電元器件和電路不同,所容許的紋波電壓也不同 。例如,當作為傳感器、微小信號的放大電路、低電壓工作的微控制器以及FPGA等的電源使用時,通常采用降低低紋波電壓的設計 。
電容當DC/DC轉換器的輸出電流有規(guī)定的范圍(例如0.5A~3.0A)時,如何確定輸出電容器的常數?
根據最大電流來選擇元器件 。例如在0.5A~3.0A這個電流范圍示例中,請按照3A來計算 。
當增加輸出電感的電感值時,為什么也要增加輸出電容器的電容量?
這是為了補償相對于輸出負載電流波動的響應性能波動 。
確定降壓型DCDC轉換器的輸出電容器的容量時有哪些注意事項?
原則上請參考各IC的技術規(guī)格書中列出的推薦元器件及其值 。另外,由于電容器的有效電容因施加到電容器的直流電壓而異,因此,請參考由電容器制造商提供的表示直流電壓與電容量之間的關系的特性曲線圖等,選用可以確保與推薦產品具有相同有效電容的電容器 。同時,也需要遵守等級等要求 。
能否提供獲取輸出電容器的合理容值時的具體示例?
輸出電容器的合理容值因所使用的IC和條件而異,因此 , 原則上,需要在參考IC技術規(guī)格書中給出的常數基礎上,根據期望的輸出紋波電壓和負載響應特性,通過實際裝機確認來進行調整 。
工作為什么需要輸出電容器?
當負載電流發(fā)生變化時,需要使用輸出電容器來穩(wěn)定輸出電壓 。
④軟啟動DCDC轉換器電源啟動時的浪涌電流可以減少,能否消除呢?
給輸出電容器充電時會流過浪涌電流,因此無法消除 。但是,可以通過減慢電源的上升時間來充分降低浪涌電流的峰值 。
想知道與軟啟動有關的啟動失敗的機制 。
當輸出容值過大時,會發(fā)生啟動失敗的情況 。在啟動期間,會給輸出電容充電,但是如果輸出電容過大,那么當在軟啟動期間內未完成充電且輸出電壓未充分升高,達到過電流保護或短路保護的條件時,這些保護功能被激活,從而發(fā)生啟動故障 。
當軟啟動時間長=輸出電容器的容量大時可能會導致啟動故障,是否可以通過計算來判斷是否會發(fā)生啟動故障?
各IC的技術規(guī)格書中會提供指導性計算方法,基本上遵循技術規(guī)格書中給出的計算方法 。最終需要通過實際裝機來確認和判斷 。
應該根據哪些要求來確定軟啟動時間?
確定軟啟動時間時,要滿足供電器件的要求規(guī)格 。但是,如果軟啟動時間過短 , 就需要注意流向輸出電容器的沖擊電流(Irush) 。對于具有過電流保護功能的IC,需要注意避免啟動時的沖擊電流Irush成為激活過電流保護功能的條件 。要抑制沖擊電流,就需要降低Cout并延長啟動時間 。
軟啟動時間應該設置為多少比較好?
基本上由用戶根據使用條件來決定 。有時也可以根據供電器件來規(guī)定上升時間 。如果軟啟動時間設置得較短,就需要注意浪涌電流(如果有浪涌電流) 。
輸入的浪涌電流可能會使保險絲熔斷 。作為對策 , 在軟啟動、輸出電容器及輸入電容器等方面 , 應該考慮的要點是?
由于浪涌電流有可能超出預期,因此可以考慮采取諸如延長軟啟動時間、減小產生浪涌電流的部分的電容器容量等對策 。
⑤輸出電壓設置電阻由于用于設置輸出電壓的電阻也會成為負載,因此,如果電阻值較小 , 多余的輸出電流就會增加,效率會下降 , 那么是否應該盡可能地提高電阻值呢?
就減少不必要的輸出電流而言,電阻值大一些更好 , 但是需要注意的是,如果電阻值過大,F(xiàn)B線路的阻抗就會增加 , 并且很容易受到外來噪聲的影響 。
如何確定輸出電壓的公差?
如果是具有外置電阻的輸出電壓可調型,基本上取決于IC的基準電壓精度公差和輸出電壓設置電阻公差 。如果是電壓恒定型,則以IC技術規(guī)格書中的規(guī)定為準 。
想知道用于計算輸出電壓公差的公式 。
如果是具有外置電阻的輸出電壓可調型,IC的基準電壓精度公差和輸出電壓設置電阻公差就是參數 ?;旧鲜窃谳敵鲭妷涸O置公式中代入各公差來計算 。
是否有必要考慮FB引腳電流對輸出電壓設置電阻的影響?
嚴格來講是有影響的,請按照技術規(guī)格書中推薦常數的量級(位數)來調整電阻值 。輸出電壓由分壓比決定,但如果推薦是24kΩ+30kΩ,那么請按照kΩ量級來調整電阻設置 。
⑥自舉電容器技術規(guī)格書等資料中是否會提供自舉電容器的推薦容值?
技術規(guī)格書中會提供 。
推薦的是0.1μF的自舉電容器,請問是應該考慮到電容器的直流特性、交流特性和溫度特性來選擇可以確保最小電容0.1μF的電容器,還是只是簡單地選擇一個0.1μF的電容器即可?
請選擇能夠確保有效電容為0.1 μF的電容器 。
有沒有可以計算自舉電容器容量的公式?
“對于自舉電容器而言,直接使用技術規(guī)格書中的推薦值即可 。
自舉電容器選型不當是否會導致?lián)p壞?
不可能會因自舉電容器的選型不當而被損壞 。當電容器的容量過大時,電容器將無法充分充電 , Vgs會不足;當電容器的容量過小時,由于電容器中的充電電荷不足,同樣Vgs也會不足 。因此 , 根據不足的程度,高邊可能會延遲導通或不導通,故可能會出現(xiàn)輸出電壓下降或停止運行的情況 。
如果自舉電容器的容量過大,根據內部電源的能力 , BOOT電壓的上升速度可能會變慢,為什么?
BOOT電壓取決于電容器的充電電流量,因此 , 如果只是內部電源的電流供給能力很低,那么BOOT電壓的上升速度就會變慢 。建議使用與技術規(guī)格書中的推薦常數相近的值 。
對于開關占空比顯著變化的應用,應如何考慮自舉電容器的電容量?
如果電容器的容值為推薦值,則即使占空比發(fā)生變化也沒有問題 。但是請注意,如果容值顯著大于技術規(guī)格書中的推薦值,那么當導通占空比變大、充電時間變短時,可能會發(fā)生誤動作 。
自舉電容器的容量為什么比高邊的柵極容量要足夠大?
這是因為通過自舉電容器中存儲的電荷來驅動高邊的柵極,如果高邊的柵極電容更大,將無法提供足夠的電荷來驅動,并且的導通將會花費更長的時間 。
自舉電路的外置電容器的選擇是否會影響最大占空比(max duty)?
通常,最大占空比的公式中不包括電容器的參數,但如果電容量過大,就可能會產生影響 。自舉電路的電容器請使用技術規(guī)格書中的推薦值電容器 。
如果大幅提高上下Nch結構的同步整流DC/DC的自舉電容器容量(例如推薦值的10倍),是否會有問題?
如果容量過大,則IC內部電源的電流供給能力將不足以充分充電 , FET可能無法充分導通 。
如何計算上下Nch結構同步整流DC/DC的自舉電容器的容量下限?
自舉電容器的推薦值因IC而異溫度補償開關那邊是開,但是ROHM公司的推薦值經評估確認 , 在推薦值的一半以內是可以工作的 。但是,最終需要實際裝機進行充分確認 。原則上建議使用推薦值 。
工作關于用來驅動Nch高邊的自舉電路,是如何確保為電容器充電的電壓的呢?
很多IC的設計是使用IC內部生成的IC工作用電源,具體請仔細確認技術規(guī)格書 。
規(guī)格書中沒有給出輸出內置型IC的的VGS閾值,如何判斷自舉電容器是否合適?
由于未公開內置的參數,因此請直接使用技術規(guī)格書中關于自舉電容器的推薦值 。
什么是自舉?
“當在高邊使用N-ch 時,通過升壓生成驅動所需的柵極電壓 。
自舉電壓過高是否會出現(xiàn)問題?
如果超過IC的耐壓 , 可能會導致IC損壞 。對于自舉電容器,直接使用技術規(guī)格書中的推薦值即可確保正常工作 。
本文到此結束,希望對大家有所幫助 。
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