Elektroonikaseadmetes on stabiilne toiteallikas süsteemi usaldusväärse töö tagamiseks ülioluline. Lülitustoiteallikatest (DC-DC) on saanud olmeelektroonikas, tööstusjuhtimises, sideseadmetes ja muudes valdkondades peamine toitelahendus tänu nende suure tõhususe, kompaktse suuruse ja laia sisendpingevahemiku eelistele. Nende hulgas määrab välisseadmete valik ja PCB paigutus otseselt alalisvoolu toiteallikate väljundi täpsuse, pulsatsiooni juhtimise, termilise jõudluse ja pikaajalise stabiilsuse.
Alalisvoolu-alalisvoolu lülitustoiteallikate põhikontseptsioonid
1.Mis on alalis--alalisvoolu lülitustoiteallikas?
Alalisvoolu-alalisvoolu lülitustoiteallikas on jõuelektrooniline seade, mis teisendab sisend-alalispinge transistoride ümberlülitamise teel. Selle põhifunktsioon on muuta ebastabiilne sisendpinge (nt 12 V) koormuse poolt nõutavaks stabiilseks väljundpingeks (nt 5 V), pakkudes samas ka selliseid võimalusi nagu pinge samm-üles/samm-, voolu reguleerimine ja mürasummutus. Võrreldes lineaarsete regulaatoritega (LDO-dega) pakuvad alalisvoolu lülitustoiteallikad suuremat efektiivsust (tavaliselt 80%-95%) ning sobivad kõrge voolu (nt 6A) ja laia sisendpinge stsenaariumide jaoks.
2.DC{0}}DC tööpõhimõte
Võttes näiteks klassikalise alalisvoolu-alalisvoolumuunduri, on vasakul pool sisendviigud, nagu lubamine (EN), pehme käivitus/jälgimine (SS/TR), vaikesätted (DEF) ja lülitussagedus (FSW). Need signaalid läbivad juhtimisloogika mooduli, mis ühendab võimsuse juhtimismooduli juhtimiseks kaitse- ja juhtseadmeid, nagu pehme käivitamine, termiline väljalülitus, alapinge lukustus (UVLO) ja Power Good (PG) juhtimine. Võimsuse juhtimismoodul kasutab ülemise ja alumise võimsuse transistoride juhtimiseks paisdraiverit ja kõrge-külg/madala-poolse voolupiirangi komparaatoreid (HS lim, LS lim), mis võimaldab energiat muundada. Allosas olev DCS-Control™-i jaotis reguleerib tagasisidet veavõimendi, kalde kompenseerimise, komparaatori ja taimeriga. Paremal pool on liidesed, nagu toitesisend (PVIN, AVIN), maandus (AGND, PGND) ja lülitusväljund (SW), mis ühiselt saavutavad tõhusa DC-DC muundamise ja täpse juhtimise.
3.Alalisvoolu-alalisvoolu tuum peitub tsüklis "lülitus- energiasalvesti - filtreerimine":
Lülitusaste:
Sisemised MOSFET-lülitid (kõrge-külg HS-FET ja madal-külg LS-FET) lülituvad vaheldumisi sisse ja välja, "tükeldades" sisend-alalispinge kõrge-sageduslikuks impulsspingeks.
Energia salvestamise etapp:
Induktiivpool salvestab energiat, kui lüliti on sisse lülitatud, ja kondensaator tasandab impulsi pinget.
Väljundaste:
Tagasisideahel jälgib väljundpinget reaalajas ja reguleerib sisse-/väljalülitamise aega (töötsükkel), et tagada stabiilne väljundpinge.
4.Peamised jõudlusnäitajad
Sisend/väljundpinge vahemik:Sisendpinge peab vastama kiibi tolerantsivahemikule, samas kui väljundpinge peab vastama koormusnõuetele (nt teatud DC-DC toetab 5,5–18 V sisendit ja 0,611–15 V väljundit).
Väljundvool:Maksimaalne väljundvool peab katma koormuse tippvoolu (nt 6A koormus nõuab kiipi, mille väljundvõimsus on suurem või võrdne 6A).
Lülitussagedus:Kõrgemad sagedused võimaldavad väiksemat induktiivpooli ja kondensaatori suurust, kuid suurendavad lülituskadusid (tavalised sagedused on vahemikus 200 kHz kuni 1 MHz, mis nõuavad tasakaalu efektiivsuse ja komponendi suuruse vahel).
Pinge pulsatsioon:Väljundpinge kõikumise väärtus (tööstuslikud rakendused nõuavad tavaliselt 20 mV või vähemat; liigne pulsatsioon võib tundlikke ahelaid häirida).
Tõhusus:Väljundvõimsuse ja sisendvõimsuse suhe. Suurem efektiivsus vähendab termilist stressi.
