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睿登科技:RD电源DCDC架构原理浅析

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红烧鲫鱼|  楼主 | 2022-1-19 17:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 红烧鲫鱼 于 2022-1-20 08:48 编辑
RD电源DCDC架构原理浅析
一台大电流的DCDC如何炼成的,如果要做一台DCDC电源,我们最先想到的是找一个最简单可靠的电路结构,于是BUCK降压电路结构呼之欲出:
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MOS打开的时候,输入电源的电能给电感提供能量,同时给后级负载提供能量。
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mos关闭时,由于电感的电流不能突变,电感电流通过二极管继续给后级负载提供能量,当MOS再次打开,输入电源继续给后级以及电感提供能量,于是完成了一个循环。加上控制电路稳压电路就实现了最简单的
DCDC电源。但是当需求电流逐步提高,有些元件就开始成为系统的短板了。
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我们知道MOS本身有一个导通电阻,假设十毫欧,即使MOS工作在持续打开状态下电流跑到10A状态,这样持续发热也就0.3W左右。但是二极管本身的工作压降比较大,10A持续可能能到0.5V甚至更高,这样二极管本身的发热有5W了,如果出现更大的电流,二极管发热更夸张。所以这时要么增大元件和散热器体积,要么选用更优化的结构。
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BUCK同步整流结构应运而生,用MOS管来替代二极管,MOS管的压降更低,发热更小。所以这个结构就用在了RD6012、RD6018、RD6024等大电流的产品之上。

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当然大电流带来的不仅仅是更大功率,还有更强的纹波。MOS的间断开关导致了电感的电流断续变化,电容上的电压也是跟随这个mos的开关成小幅度变化,当输出电流增大时,电感上变化的电流会同步提高,如果输出电容不变,同一时间内电容充放电的电荷量就会增加,对应就是表象电容两端电压的变化。所以纹波大小与输出电流成正相关,与电容的容量成反相关(这里不能说正比,因为不是成比例增加的)。
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纹波有什么危害呢?对于数字电路影响还小一些,对于模拟电路,尤其是小信号电路,会通过电源直接干扰信号波形。当然实际上常见的应用0.5级以上的几乎没有影响,大家也不用过分担心。
       如何减小纹波呢,最好的方法就是过滤。RD6006P/RD6012P使用两级降压结构,第一级使用BUCK降压,将电压调整到比设定电压高一点。第二级采用线性降压,直接将电能转换为热量,假设线性部分调整电压为0.5V,理论上说,小于0.5V的纹波将会被过滤掉。
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当然过滤纹波并不是这一种方法,大电流或者散热条件不足下就要选择其他方式,最简单的LC滤波也是不错的方法,其搭载在RD6024上,输出电流比RD6018大,纹波的水平也比它低很多。
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这也就是为什么只有P系列才能做5位的原因之一,纹波水平大了之后实际的输出值是变动的,那么要显示下一位就必须抑制纹波到更低水平位置,抑制了纹波之后只能把设定做到5位,显示还是四位,加了等于没加。所以要使用更高精度的AD芯片,那么既然设计必须使用更高精度的芯片了,那么其他的配套自然就得与其对应。

   客户会有疑问为什么不做某某功能,明明很简单。设计是权衡利弊根据现有资源做最优解,不会因为简单而去做,也不会因为难而不去做,所以很多功能性能并不能恰到好处的到达您的需求。希望大家在后面提出您的意见建议。
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