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升降压,我们需要怎么样的拓扑

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楼主
本帖最后由 tianxj01 于 2019-8-30 11:08 编辑

经常有网友上网求助,要求一节锂电输入,稳压输出3.3V,功率要求不高,100mA,有没有好的推荐...云云...云云。
我们知道,DCDC里面,BUCK,集成的多了,不过,只能降压。
我们也知道,BOOST,集成的也很便宜,但是只能升压。
那么有没有一个简单的拓扑,可以实现升降压呢?答案当然是有的,那就是BUCK-BOOST。
下面就是一个典型的BUCK-BOOST线路。

这个线路,输出电压可以高于输入电压,也可以低于输入电压,在CCM模式,50%占空比,则输出≈输入电压。
太好了,这不就解决了前面提出的问题了吗?嘿嘿,别高兴的太早,没注意到吗?这个线路,输出电压是负值。
看了问题还是没有得到解决,那该怎么办呢?你们可别和我说凌力特的4 MOS管多拓扑DCDC升降压芯片哈,它的复杂和价格都太令人深刻了。
下面解决的办法来了,就是下面这个线路,这个是BUCK-BOOST的变形,这个就可以实现目的。

这里,增加了一个MOS,增加了一个整流管,输出极性就扭过来了,变成了正极性,还是同样的,当CCM模式,50%占空比则输出≈输入电压。
怎么看起来这么眼熟呢?你没看错,这个线路和双管正激非常的像,只是..........只是D2变成了整流输出而不再是接到VCC了,同样的这里如果是2个 N  MOS管,则他们也是同时导通的,拓扑很安全,不会因为错误控制导致直通等的不利情况。
好了,现在问题又来了,我只需要一个低功率的升降压,这里2个N MOS管虽然同极性控制,可是Q1需要自举升压,这弄起来线路太复杂了嘛,是的,你吐槽的不错,这样控制起来是太复杂了,那么,现在我们换个思路,既然我输入电压都不高,Q1换成P MOS管,栅极控制就简单了对吧,只是控制逻辑反了而已,接着我们又想到自驱动,对就是自驱动,我们不就可以获得反相驱动信号了不是?
好了,废话多了点哈,实际线路来了:


看看21电源网贴的,就是好好的
还记得买几毛钱的PT1301吗?不就是一个升压小IC嘛,这里,IC内部输出开关管就是Q2了,Q1换成了P MOS,栅极由芯片输出端LX脚经过C隔离,直接驱动,这里,实际上驱动P MOS管的,是芯片内部N MOS的D极,由此我们获得了反相极性的自驱信号,虽然,这信号和N MOS管栅极信号比,会有一定延迟,这里要的就是直通不是,所以实质结果只是直通时间稍微缩短了那么一点点,无伤大雅不是?至少这样做,我们大大简化了线路实现手段。
现在总结一下这个线路,一个超小型的CD4的贴片电感,一个sot23-6芯片,一个SOT23管子,2个SOD323肖特基,几个贴片,2个小电解,体积is very small..........成本呢?1元不到.......
请允许我买个小小的关子,事实上,图上面少画了一个器件,就在P MOS管栅极到VCC之间,如果你看出来了,那么说明你真正懂这个线路和波形了。
对!上面少了一个箝位的肖特基,必须放在P MOS栅极和VCC之间,这样,LX端的PWM输出波形,才能正确的箝位到P MOS管驱动电平幅度(3.3V而且是稳幅的哦)。
一般,这样的应用,很多需要对芯片进行sleep睡眠处理,以降低功耗,正好,芯片有CE端子,如果你有这方面需要,直接控制CE端子,就可以实现芯片休眠功能。同时也实现了整个DC变换器休眠功能。
最后,还得吐槽一下现在21IC传图片都不正常,传上去用别手段发出来居然才一点点大,看我在21电源网借地方贴的,就是好好的,不折腾了,就用21电源网的图片,大家才能看得清楚。


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king5555 + 6 很给力!

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沙发
tianxj01|  楼主 | 2019-8-29 16:01 | 只看该作者
本帖最后由 tianxj01 于 2019-8-29 16:02 编辑


发帖不能正确贴图,我只能用另外一个帖子来贴





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板凳
伟林电源| | 2019-8-29 16:40 | 只看该作者
如果是小功率而言,为何不考虑采用sepic电路结构呢?

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地板
tianxj01|  楼主 | 2019-8-29 16:49 | 只看该作者
伟林电源 发表于 2019-8-29 16:40
如果是小功率而言,为何不考虑采用sepic电路结构呢?

图3线路,理论上,同功率电感比SEPIC小一号,而且,SEPIC得用2个,还得有耦合电容,从器件应力到材料成本,都是该线路占优

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5
不亦心| | 2019-8-29 22:41 | 只看该作者
可以的buck & boost
很多年前,有人用34063这么玩

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6
戈卫东| | 2019-8-30 09:48 | 只看该作者
长知识了。

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7
jxhzsq| | 2019-8-30 11:14 | 只看该作者
NCP3063 可以Boost /Buck/ inverting

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8
伟林电源| | 2019-8-31 00:15 | 只看该作者
第一,采用buck-boost输出可以极性反接,解决输出输入不同相的问题,第二,你贴图中前图增加了一个mos,后图增加了一个二极管,还有一个自驱动电容或一个钳位二极管,成本优势不大,
而且自驱动电容取值比较敏感,小功率或许可以,稍大点功率就。。。。

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9
lihui567| | 2019-8-31 23:00 | 只看该作者
非常感谢楼主分享这干货,DCDC中经常用到,分析很到位

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10
tianxj01|  楼主 | 2019-9-1 10:07 | 只看该作者
本帖最后由 tianxj01 于 2019-9-1 10:09 编辑
king5555 发表于 2019-8-31 22:01
我看C18应再串联电阻,用于对齐纳管的限流,以及提升效率。
C18充电时PMOS导通,而C18放电是依存于电感续 ...


可能你手机没看清楚图吧,C18下端,当LX(1301第4脚)导通时候,则基本上为0电平,该时候Q29通过C18耦合,栅极低电平,也是导通的。因此,L3左端是高电平。
当1301截止,则根据负载和占空比,正峰值自然在Vout+Vf(肖特基)。
我图上少画了一个Q29栅极箝位肖特基,必须接到Vcc和栅极。
当芯片4脚高电平=Vout+Vf时候,则,Q29在肖特基箝位下面,是Vcc+Vf,当下次1301再次导通,如果C18足够大,电压维持不变,则Q29栅极电压=VCC+Vf-(Vout+Vf)=VCC-Vout。
很明显,由于输出是稳压的,则Q29栅极负电压也是稳幅的,如果输出是3.3V,则Q29栅极驱动电压=-3.3V。

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11
tianxj01|  楼主 | 2019-9-1 10:19 | 只看该作者
lihui567 发表于 2019-8-31 23:00
非常感谢楼主分享这干货,DCDC中经常用到,分析很到位

是的,这种应用需求其实蛮多,典型的就是锂电池供电稳压3.3和蓄电池供电稳压12V。
为了体积紧凑,SEPIC的话,如果用低成本的工字贴片,距离太紧,相位不对的话,可能产生磁场短路,至少是相互干扰。而如果采用2个屏蔽电感,则成本和体积都上去了,这是我们不愿意的。
这里只采用一个电感,完全可以用低成本的工字贴片,多加的只是一个sot23 mos管和2个肖特基 一个贴片电容。成本和体积都非常可以。关键是器件都是低应力的。

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12
lihui567| | 2019-9-1 13:52 | 只看该作者
tianxj01 发表于 2019-9-1 10:19
是的,这种应用需求其实蛮多,典型的就是锂电池供电稳压3.3和蓄电池供电稳压12V。
为了体积紧凑,SEPIC的 ...

单节锂电池供电BOOST升压到5V给负载,然后降压3.3给单片机,可行?

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13
戈卫东| | 2019-9-1 15:17 | 只看该作者
lihui567 发表于 2019-9-1 13:52
单节锂电池供电BOOST升压到5V给负载,然后降压3.3给单片机,可行?

3.3的单片机如果不是很严格其实用一节锂电池直接供电是很好的。

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14
tianxj01|  楼主 | 2019-9-1 15:24 | 只看该作者
本帖最后由 tianxj01 于 2019-9-1 15:25 编辑
lihui567 发表于 2019-9-1 13:52
单节锂电池供电BOOST升压到5V给负载,然后降压3.3给单片机,可行?


对于那种3.3V只是单片机,mA级电流的,3.3由LDO提供,这样做是最直接的办法,对于那种3.3带近100mA电流的,则就吃不消了。这时候,方案就体现威力了,尤其在那种8-16V稳压12V 还带一定功率的供电要求,则方案的经济性就凸显了,只是在12V稳压时候,需要把P MOS管换成栅极支持12V以上电压的即可。

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15
lihui567| | 2019-9-2 08:47 | 只看该作者
戈卫东 发表于 2019-9-1 15:17
3.3的单片机如果不是很严格其实用一节锂电池直接供电是很好的。

最好还是稳压3.3,4.2V的电压容易把stm32单片机烧坏了。这样就不好了

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16
lihui567| | 2019-9-2 08:50 | 只看该作者
tianxj01 发表于 2019-9-1 15:24
对于那种3.3V只是单片机,mA级电流的,3.3由LDO提供,这样做是最直接的办法,对于那种3.3带近100mA电流的 ...

LDO,100MA电流的确发热很严重,对于我们的电池3.5V就欠压关机了,直接用LDO最合适不过了。

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17
tianxj01|  楼主 | 2019-9-2 16:10 | 只看该作者
本帖最后由 tianxj01 于 2019-9-2 16:19 编辑
king5555 发表于 2019-9-1 21:00
肖特基二极管是怎样箝位的?
接地的二极管提供电感续流,其二极管阴极约负零点几伏特,等于Vin+VC18=-0.3V ...



我描述了关键几点的波形,你看看有什么问题?

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18
tianxj01|  楼主 | 2019-9-2 16:15 | 只看该作者
king5555 发表于 2019-9-1 21:00
肖特基二极管是怎样箝位的?
接地的二极管提供电感续流,其二极管阴极约负零点几伏特,等于Vin+VC18=-0.3V ...



我描述了几个关键点波形,你看看有什么问题?

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19
ton223| | 2019-10-16 09:27 | 只看该作者
学习学习了,

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20
叶春勇| | 2019-11-23 09:16 | 只看该作者
干货,顶一下。

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