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【龙腾原创】聊聊天,谈谈电源拓扑结构

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潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 13:38:54
古人云:温故而知新。前段时间,在世纪电源网下载了一份安森美的资料,主要讲电源拓扑结构。现拿出来和大家一起讨论分享。每个人都可以提出问题、独到的见解或者设计心得。

收藏收藏5
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 13:48:20
 

潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 19:47:33
 
[size=14.285715103149414px]请大家畅所欲言,有什么问题都可以提出来,一起讨论。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 19:58:36
 
[size=14.285715103149414px]自己顶下!
huhushuai
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  • 2014-3-13 20:21:34
 
楼主写的很详细,辛苦了嘛。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 13:49:17
 

潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 13:55:50
 
给出以下问题,由浅入深,抛砖引玉,欢迎大家提出更有深度的问题。
Q1、我们采用什么原则来分析电源电路?
Q2、上述公式Vo=Vin*D基于什么条件下得到的?
Q3、为何大部分降压电源芯片不设计100%占空比?
ipod5566
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高级工程师
  • 2014-3-9 17:15:51
 
冒昧答下,答得不对,楼下补充。
Q1、伏秒平衡、安秒平衡。
Q2、CCM模式稳态条件下。
Q3、UC3843最大占空比96%,个人觉得没必要设计100%占空比。
linchongjie
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  • 2014-3-10 08:51:11
 
正解
jxsqlzfd
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本网技师
  • 2014-3-10 19:37:17
 
Linear、TI、Maxim等都有推出100%占空比的buck芯片。
zhijie240
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高级工程师
  • 2014-3-10 22:37:29
 
Q3:100%占空比就相当于短路,没有实际意义了
jxsqlzfd
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本网技师
  • 2014-3-11 10:30:35
 
100%占空比就相当于直通了,在某些特殊场合有些用处,实际意义不大。
ipod5566
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高级工程师
  • 2014-3-10 19:51:18
 
《精通开关电源设计》有提到Q3这个问题,书中解释为两个方面的原因:一是同步Buck采用低端电流检测,二是自举电路的限制。
我是谁
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副总工程师
  • 2014-3-10 21:45:30
 
低端电流采样是指串在二极管续流回路里面?
ipod5566
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高级工程师
  • 2014-3-11 10:46:47
 
对于电流模式的Buck变换器,电流的取样电阻有三种不同的放置方式:①、放置在输入回路即与高端主开关管相串联;②、放置在输出回路即与电感相串联;③、放置在续流回路即与续流的二极管或同步开关管相串联。有时候为了提高效率,可以取消外加的取样电阻,用高端主开关管的导通电阻、电感DCR或续流同步开关管的导通电阻作电流取样电阻。
我是谁
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副总工程师
  • 2014-3-13 09:08:06
 
利用电感DCR,没见过,给个图讲解一下呗。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-13 19:06:16
 
先上图,再分析:

潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-13 19:52:44
 
电感DCR用作电流检测电阻可提高效率,但是设计和调试会变得复杂。温度变化会影响DCR值的变化,这将会影响电流取样精度。DCR值不一定满足实际需求,所以会加上两个电阻来调节。

为了满足滤波器时间的要求,必须使:

myship02
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版主
  • 2014-3-8 15:15:41
 
来听课,呵呵
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 16:06:54
 
可以和大家分享下你对Buck电路的一些见解吗?
小法
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副总工程师
  • 2014-3-8 16:39:57
 
能否上传份资料~~~
潇湘夜雨
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  • 2014-3-8 16:57:17
 
huhushuai
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高级工程师
  • 2014-3-26 09:04:34
  • 倒数2
 
下载了,来看看。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-10 21:23:27
 
和大家回顾下久违的拓扑,希望对电源新手有些帮助。
潇湘夜雨
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  • 2014-3-8 16:48:38
 
CCM模式下,buck电路有两种工作状态:
潇湘夜雨
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  • 2014-3-8 16:53:28
 
CCM模式,Buck电路关键波形:

我是谁
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副总工程师
  • 2014-3-10 21:55:41
 
输出纹波是由电容容量不够引起的。没有考虑ESR?
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-11 11:53:40
 
[size=14.285715103149414px]输出滤波电容的选择上,必须要考虑ESR,一般要求:
[size=14.285715103149414px]
huhushuai
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高级工程师
最新回复
  • 2014-4-1 09:29:54
  • 倒数1
 
学习了。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 19:49:55
 
CCM模式,Buck电路直流电压增益推导:

潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 19:53:25
 
CCM模式,对于理想的Buck电路,直流电压增益不受负载电流的影响。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 20:02:24
 
CCM模式,非理想状态下,考虑MOSFET的导通内阻、续流二极管的压降,Buck电路直流电压增益会受负载电流影响。





潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 20:14:58
 
连续模式、临界模式、断续模式三种模式下,Buck电路[size=14.285715103149414px]电感电流波形:
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 20:20:25
 
CCM/DCM模式,Buck电路临界电感推导:

hugelaser
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初级工程师
  • 2014-3-15 22:01:48
  • 倒数9
 
楼主,有两个问题请教下:
1.什么时候Buck电路的管子需要加RCD吸收;
2.RC或者RCD吸收电路,参数如何选定?
谢谢
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 20:22:00
 
DCM模式,Buck电路三种工作状态:

潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 20:23:20
 
DCM模式,Buck电路关键波形:

潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 20:34:51
 
DCM模式,Buck电路,直流电压增益推导:

我是谁
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副总工程师
  • 2014-3-10 22:05:54
 
楼主解释下上面2个公式如何列出了吧。记得TI有个文档具体推导过。忘记了。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-11 11:54:47
 
请参考53楼上传的Ti红宝书。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 20:55:05
 
为了降低输入电流纹波,通常在Buck电路前级加一级LC滤波:


潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-8 21:11:15
 
Buck电路的开关管是浮地的,如果采用NMOS,需要高边驱动。常常用到以下两种方法:
1、采用自举电路(下图摘自《精通开关电源设计》)。


[size=14.285715103149414px]2、采用变压器隔离驱动。
[size=14.285715103149414px]
linchongjie
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高级工程师
  • 2014-3-10 08:52:20
 
还缺少了一些必要的文字分析。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-10 10:05:00
 
好建议,我会采纳,后续会多一些文字分析
我是谁
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LV8
副总工程师
  • 2014-3-10 22:09:12
 
楼主传下隔离驱动这个文档吧。。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-9 09:21:52
 
Buck电路衍生出正激、推挽、半桥、全桥等变换器,应用广泛。


上图摘自张兴柱老师的《开关电源功率变换器拓扑与设计》。
ipod5566
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-10 19:53:53
 
多相交错并联Buck电路在低压大电流场合应用广泛。
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-9 09:42:25
 
互动时间到,请大家聊聊:
Q1、上面图表中哪种拓扑用的最多?
Q2、Buck电路输出电容的选择需要考虑哪些参数?
Q3、同步Buck中,高端MOS和低端MOS选型侧重点分别是什么?
ipod5566
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-9 17:31:09
 
Q1、用过buck、同步Buck、单端正激、双管正激等。
Q2、Buck电路输出电容一般要考虑电容容值、耐压值、ESR、纹波电流值、温度等级。
Q3、同步Buck,一般高端MOS选择低Qg的MOS,低端MOS选择低Rds(on)的MOS。
bei_jxing
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高级工程师
  • 2014-3-9 23:08:37
 
前排听课,楼主继续。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-10 10:04:06
 
白天上班,晚上继续。
我是谁
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LV8
副总工程师
  • 2014-3-10 22:13:16
 
第三个问题没有太大的区别吧。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-11 12:01:19
 
同步Buck电路降低了传统Buck电路续流二极管的损耗,所以同步Buck适用于低压大电流场合。高端MOSFET选择低Qg的MOS,主要是为了降低开通损耗;低端MOSFET选择低Rds(on)的MOS,主要是为了降低导通损耗。
我是谁
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LV8
副总工程师
  • 2014-3-13 09:11:04
 
高压为何不适合,楼主讲讲。多讲些原因。

续流的mos也需要开通关闭啊,高端的mos也会导通啊。为何低端的mos不要求Qg,而高端的mos不强调Rds
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-13 20:06:19
 
如果输出电压比较高,接近于输入电压,那么占空比会比较大,高端MOS导通时间比较长,同步Buck和传统Buck电路相比没有什么优势。因为同步Buck主要降低了传统Buck电路续流管的损耗,所以同步Buck电路更适合应用在低压大电流场合。低压输出下,占空比比较小,高端MOS导通时间比较短,低端MOS导通时间比较长,所以高端MOSFET选择低Qg的MOS,主要是为了降低开通损耗;低端MOSFET选择低Rds(on)的MOS,主要是为了降低导通损耗。
hugelaser
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LV4
初级工程师
  • 2014-3-12 10:36:12
 
楼主,能不能介绍下多相交错Buck?
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-12 21:56:33
 
多相交错并联同步Buck适用于低压大电流场合,减小了输出电流纹波,降低了开关损耗,提高了电源效率。

hugelaser
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LV4
初级工程师
  • 2014-3-13 13:39:28
 
多相的输出恒流是不是要每一路都要恒流?电流双闭环么
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-13 20:18:30
 
没做过多路输出恒流,如果要实现,每一路都要恒流。
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-12 22:07:18
 
TI、ADI、Linear、Intersil等都推出了多相同步Buck控制芯片,上传一份ADI多相Buck控制芯片资料。 ADP3181.pdf


ipod5566
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-9 17:22:41
 
楼主,讲的很详细,继续保持。
lianglpk
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LV4
初级工程师
  • 2014-3-10 10:12:00
 
楼主,说一下APFC的单 级反激吧!
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-10 10:17:39
 
别着急,我会先按着“The Most Popular Topologies"图中的顺序来跟大家一起回顾下基本的拓扑。
luck2013
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副总工程师
  • 2014-3-10 13:40:59
 
期待楼主完善

潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-10 21:11:40
 

潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-10 21:15:30
 
CCM模式下,Boost电路两种工作状态:

潇湘夜雨
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  • 2014-3-10 21:17:10
 
CCM模式,Boost电路关键波形:

潇湘夜雨
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  • 2014-3-10 21:19:19
 
CCM模式,Boost电路直流电压增益推导:


w137155390
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支持楼主
一花一天堂
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LV8
副总工程师
  • 2014-3-11 10:53:40
 
你们多发原创,我多来占位学习。哈哈
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-11 11:56:01
 
你也给大家分享下设计经验,多多交流
一花一天堂
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LV8
副总工程师
  • 2014-3-11 12:37:26
 
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-11 11:24:31
 
lianglpk
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LV4
初级工程师
  • 2014-3-11 15:08:20
 
楼主好人,谢谢!
有中文更好了,看E文好辛苦!
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-11 19:43:47
 
不用客气,英文多看看,习惯就好了。
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-11 19:50:40
 
干货来了--------南航周老师的《PFC电感设计》:
PFC电感设计.ppt
zhijie240
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-17 23:02:40
  • 倒数4
 
这三篇绝对经典~~~
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-11 19:54:06
 
DCM模式,Boost电路三种工作状态:

潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-11 19:55:30
 
DCM模式,Boost电路关键波形,感兴趣的朋友可以推导下DCM模式Boost电路的直流电压增益。

潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-11 20:22:51
 
互动时间到,大家聊聊Boost如何设计短路保护和过载保护?
ipod5566
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-12 09:36:15
 
输入端加保险丝。
ipod5566
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-12 09:40:00
 
或者在输入电感前加一个MOS管,检测到短路或者过载,直接关断MOS管。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-12 22:14:35
 
在AC-DC开关电源中,Boost电路是单相PFC的标准功率级电路。电池供电消费类电子或者手持式设备中,Boost电路应用也非常广泛,


[size=14.285715103149414px]上图摘自张兴柱老师的《开关电源功率变换器拓扑与设计》。
zhojianjin
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高级工程师
  • 2014-3-12 22:31:18
 
理论的,再加实践就更好了
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-13 20:11:43
 
[size=14.285715103149414px]这个帖子可能会偏理论些,如果你实践中遇到了问题,可以提出来,大家一起探讨。
shiyunping
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LV8
副总工程师
  • 2014-3-13 19:44:57
 
楼主介绍的基本是书本上的资料,电路原理波形分析也是非常理想状态。能否有一些具体电路对应实际的示波器实测波形贴上来。
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-13 20:10:05
 
开这个帖子主要是和大家回顾下基本的拓扑。具体电路和实测波形手头上还真的没有。如果你有哪方面的疑问,可以一起交流。或者你有具体电路,也可以上传到网上,大家一起分析。
gaon
  • gaon
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LV8
副总工程师
  • 2014-3-13 21:33:28
 
如果能结合一些工作中遇到过的实际问题及解决的方案会更加生动一些。倒也不用太详细的图文分析,在知识点上讲一下就好。
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-15 10:17:27
 
实际工作中,设计Buck、Boost、Buck-Boost电路没遇到什么问题,控制芯片的Datasheet都给出了详细的设计方法,包括器件选型、参考实例、PCB layout等,把Datasheet看懂就可以了。倒是设计反激和正激遇到了一些问题,后面会讲,一步步来。
shiyunping
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LV8
副总工程师
  • 2014-3-14 08:19:45
 
我想基本的拓扑电路都是一样的,楼主可否先把一个BUCK(降压)具体电路贴出来说明工作原理。大家来分析看看是否准确。
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-15 10:12:59
 
基本拓扑的工作原理大家都很熟悉了,在这里我就不多言了。你也可以和大家分享一下你个人的独特见解。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-15 09:47:26
 
理解了多相Buck电路,多相Boost也非常方便理解。多相同步Boost电路,减低了所需的输入和输出电容以及电源产生的噪声,同步操作实现最高效率。

潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-15 09:50:48
 
没有示波器,没有DEMO板,有LTspice就够了。仿真图如下:

shiyunping
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LV8
副总工程师
  • 2014-3-15 10:01:17
 
不要这么复杂包括保护功能的电路讨论,就用2楼,7楼的工作原理图,元器件标识完整一一些就好。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-15 10:07:00
 
仿真后的输出波形:


shiyunping
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LV8
副总工程师
  • 2014-3-15 10:09:01
 
仿真与实际有多大差距,您测试过吗?
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-15 10:10:08
 
建模准确的话,差别不大。
潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-15 10:33:16
  • 倒数10
 
设计前期阶段,借助LTspice可以帮助我们更好的理解电路。
下图中绿色为BG1的驱动波形,蓝色为BG2的驱动波形:

潇湘夜雨
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  • 2014-3-17 20:50:44
  • 倒数8
 

潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-17 20:55:36
  • 倒数7
 
CCM模式下,Buck-Boost电路两种工作状态:
潇湘夜雨
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LV6
高级工程师
  • 2014-3-17 20:56:58
  • 倒数6
 
CCM模式下,Buck-Boost电路关键波形:


潇湘夜雨
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高级工程师
  • 2014-3-17 21:27:32
  • 倒数5
 
CCM模式,Buck-Boost电路直流电压增益推导:

lu-zgsh
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助理工程师
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  • 倒数3
 
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