并聯(lián)變換器的設(shè)計(jì)考慮

     變換器并聯(lián)的數(shù)量典型地可達(dá)三個(gè),還能保持電路總性能很高的可信度?然而應(yīng)注意,帶穩(wěn)壓輸出的變換器不能并聯(lián)連接?因?yàn)槲覀儫o法保證器件間的輸出電壓能足夠精確地匹配使其處于內(nèi)部線性穩(wěn)壓器的容差之內(nèi)?否則,其中一個(gè)變換器就會(huì)過載?因此,當(dāng)要求高功率穩(wěn)壓電源適配器時(shí),較好是并聯(lián)未穩(wěn)壓的變換器,然后附加一個(gè)外穩(wěn)壓器?

      DC/DC變換器是一種會(huì)產(chǎn)生噪聲的器件?因此,在設(shè)計(jì)?選擇器件時(shí),應(yīng)將濾波器考慮在內(nèi)?應(yīng)選用采用脈沖調(diào)頻或固定頻率的變換器?在脈沖調(diào)頻方案中,當(dāng)隨負(fù)載條件調(diào)整脈沖間隔時(shí),會(huì)有較大的頻率范圍,從而導(dǎo)致復(fù)雜的濾波要求?固定頻率變換器則因其頻率固定能極大地簡化濾波器的設(shè)計(jì)?

      設(shè)計(jì)固定頻率變換器的濾波電路應(yīng)遵循一定的準(zhǔn)則?為了減少輸入?輸出的紋波電壓,總是采用無源LC網(wǎng)絡(luò)以減少電阻性的功率損耗?選好電感是設(shè)計(jì)LC網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵?這里有條有用的經(jīng)驗(yàn)法則:首先,電感的自振頻率應(yīng)大大高于變換器的特征頻率;其次,電感的電阻性損耗要在許可的范圍之內(nèi);再者,電感本身的標(biāo)稱電流約取輸出電流的兩倍

  3.其他注意事項(xiàng)

  (1)浪涌電流

浪涌電流是變換器在開關(guān)導(dǎo)通時(shí)形成的電流?這個(gè)開關(guān)電源適配器隱含的電流嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞器(1)浪涌電流件?幸運(yùn)的是,輸入端接入一個(gè)電感不僅有助于過濾器件開關(guān)電路產(chǎn)生的噪聲,而且還能限制浪涌電流?為了充分認(rèn)識(shí)限制浪涌電流的重要性,下面做一些簡單的分析?變換器未接入電感時(shí),輸入電流可用下式來計(jì)算:

  i=(U-t/rc)/R

式中:U是輸出電壓;t是時(shí)間間隔;R是與印制板走線和連接線相關(guān)的電阻;C則是變換器的輸入電容?當(dāng)器件初始狀態(tài)處于導(dǎo)通時(shí),I=U/R?例如,對于5V電源適配器輸入低功率變換器，假定走線與連線電阻為50mn,浪涌電流可達(dá)100A,無疑這對器件是一個(gè)很大威脅。

(2) 輸人電壓跌落

采用變換器成品組件時(shí),設(shè)計(jì)者還要考慮如何對付輸入電壓的跌落?輸入電壓跌落有多種原因,諸如其他電路遭遇瞬時(shí)大電流,或者器件在“熱”狀態(tài)下切換?在這些情況下,一個(gè)簡單的二極管一電容組合能有效地防止輸出電路受其影響,如圖2-81所示。

  該電路中,輸入電壓通過二極管向一個(gè)存儲(chǔ)電容送電,電容為變換器提供一個(gè)短期的電流存儲(chǔ)源，二極管切斷電源適配器輸入端的放電路徑?在并聯(lián)器件結(jié)構(gòu)DCDC變換器中,二極管切斷電源適配器輸人端的放電路徑?在并聯(lián)器件結(jié)構(gòu)中,二極管上的電壓降也是十分寶貴的?因此,推薦使用肖特基二極管。

圖2-81抗電壓跌落的二極管一電容組合

(3) 電源適配器過載保護(hù)

雖然濾波器能防止通電時(shí)的過量電流,然而在正常條件下對輸出電流過量,甚至短路不能起到有效的保護(hù)作用?發(fā)生這類情況時(shí),變換器總是試圖增加輸入電流來滿足輸出的要求。這樣器件就會(huì)過熱,后面導(dǎo)致器件損壞。

防止輸出過載的較簡單易行的方法是使用保險(xiǎn)絲?保險(xiǎn)絲的余量應(yīng)足夠大,以免開機(jī)時(shí)被浪涌電流燒斷?當(dāng)然較好是使用其他一些簡單的斷路電路,如檢測輸入電流或輸出電壓過載提供的智能化方案?如果功率管理方案設(shè)置在輸入邊,信號應(yīng)與功率控制器隔離以確保系統(tǒng)的隔離性?較常用的保護(hù)檢測電路是光電隔離型與熱敏電阻檢測型?在后一種方案中,熱敏電阻或其他熱敏器件應(yīng)盡可能安裝在被檢測電阻的附近?這樣在起到隔離作用的同時(shí),又能增加保護(hù)靈敏度。

(4) 電源適配器變換器的漏電流

在DPA應(yīng)用中使用變換器成品組件時(shí),設(shè)計(jì)者還必須計(jì)算器件的漏電流?在電流型隔離的場合,器件中隔離元件存在一個(gè)電容,它表明輸入與輸出間的耦合度?利用這個(gè)阻抗即可計(jì)算輸入與輸出電路間的漏電流?假定隔離電容C.與測試頻率f是已知的,隔離阻抗則由下式確定:

Zf=1/j2πfCis

再從測試電壓便可計(jì)算出漏電流l1?上式表明,測試電壓越大,漏電流越大;隔離電容越小,則漏電流越小?因此,設(shè)計(jì)者應(yīng)選擇低隔離電容?高隔離度的DC/DC變換器

(5) 電源適配器溫度考慮

變換器是發(fā)熱器件,溫度指標(biāo)對成功的PDA設(shè)計(jì)也是十分重要的?這里,我們必須正確區(qū)分“工作溫度范圍”與“指標(biāo)溫度范圍”兩個(gè)術(shù)語的含義?指標(biāo)溫度范圍是指能保證器件主要性能指標(biāo),如標(biāo)稱功率和噪聲輸出的溫度范圍?工作溫度范圍通常要比指標(biāo)溫度范圍大,表明變換器尚能工作的整個(gè)溫度范圍?例如,某些變換器的指標(biāo)溫度范圍僅為0℃~70℃,而聲稱工作溫度范圍為-40℃~85℃?其實(shí),85℃時(shí)的噪聲指標(biāo)已是正常值的兩倍?另有一種表示方法,器件規(guī)定工作溫度范圍為-25℃~75℃,但高于60℃時(shí)溫度每增高1℃,噪聲指標(biāo)按3%遞增,較高工作溫度為75℃?按此推算,到較高溫度時(shí)噪聲指標(biāo)也約為正常值的兩倍?