降压转换器设计
若要设计一种带锥形端接特性的充电器,最有效及最经济的方法是采用降压转换器来作为开关调整器。降压转换器使用电感来储存电能。图1a 及1b 分别为开关处于通/断位置时的降压转换器工作示意图。
图1:(a):降压转换器开关“开”;(b):降压转换器开关“关”。
来自PWM 的信号控制充电开关。当开关闭合时(图1a),电流由于充电器提供的电压(充电器Vin)而流过电路,此时电容通过电感充电。当开关打开时(如1b 所示),电感试图通过感应电压来保持电流流动,但它不能立刻充电。然后电流流过肖特基二极管并给电容充电。此过程循环往复。当通过减少PWM 占空比来缩短开关“通”时间时,平均电压减少。相反,当通过增加PWM 占空比来延长开关“断”时间时,平均电压增加。故通过控制PWM 占空比来使MCU 调整充电电压(或电流)可达到所需的输出值。在讨论设计细节以前,需先讨论与电感及电容有关的两个要点:
1.电感大小不难看出,确定降压转换器电感的大小是达到合适充电电压及电流的关键。电感大小也与成本有关。电感容量可用公式1 来计算:公式1 其中:Vi:输入至开关的充电器电压;Vsat:开关“通”时开关的电压损失;Vo:电压输出;T:PWM 周期;DutyCycle:PWM 占空比;Io:电流输出(亦即恒定电流充电)。公式1 显示PWM 的开关频率越高(亦即开关周期T 越小),则所需的电感越小,这有助于减少器件成本。
2.电容大小还需注意的是,此电路中的电容完全是用来减少纹波电流,故越大越好,因为纹波与电容值成反比。
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