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如何将可调DC-DC转换为数控稳压电源

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简介:
本文介绍了将传统的可调式直流变换器升级为具有数字控制功能的稳定电压电源的方法和技术。通过引入微处理器和软件算法优化电压调节精度与响应速度,实现高效、稳定的电力供应解决方案。 该电路经过本人测试是可用的,但存在一些缺点:由于反馈通路增加了一个运放,导致信号出现延迟,反馈信号的相位裕度减小,从而使得输出电压的纹波增大。不过整体性能还是不错的。不知道使用带宽较高的运放是否能有所改善。

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  • DC-DC
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    本文介绍了将传统的可调式直流变换器升级为具有数字控制功能的稳定电压电源的方法和技术。通过引入微处理器和软件算法优化电压调节精度与响应速度,实现高效、稳定的电力供应解决方案。 该电路经过本人测试是可用的,但存在一些缺点:由于反馈通路增加了一个运放,导致信号出现延迟,反馈信号的相位裕度减小,从而使得输出电压的纹波增大。不过整体性能还是不错的。不知道使用带宽较高的运放是否能有所改善。
  • DC-DC的开关
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    本文章详细介绍了将传统的可调式直流转换器升级为具备高效调节功能的开关模式稳压电源的过程与技巧。通过调整电路设计和参数,实现更稳定的电压输出及更高的能效比。适合电子工程师和技术爱好者深入了解现代电力供应系统的核心技术。 DC-DC开关稳压电路因其高效率及大电流的特点被广泛应用。通过调节反馈分压电阻,可调式DC-DC可以改变输出电压。图1展示了常用的降压型DC-DC芯片LM2596-Adj的应用示例,只需调整R1和R2即可获得所需的输出电压值。 有时我们需要动态地调整电源的输出电压,在这种情况下,最直接的方法是将电阻替换为电位器,并通过手动调节实现电压变化。然而在实际系统应用中,通常需要采用数字控制方式来自动调节电源电压,即所谓的数控开关稳压电源。尽管许多初学者能够使用单片机、DAC(数模转换器)和DC-DC电路进行设计工作,但当他们试图构建一个数控开关稳压装置时,往往会选择数字电位器作为解决方案。 然而,由于成本较高、分辨率有限以及噪声大等问题的存在,实际应用中通常不会选择数字电位器。为了实现电压控制输出的功能,并用DAC来调节该电压值以达到理想的电源管理效果,我们需要设计一种能够通过改变输入电压来进行调整的开关稳压电路。但现实中我们无法重新设计DC-DC芯片本身。 因此,在现有基础上对已有的集成化DC-DC转换器进行改造成为了可行的方法之一:即在保留原有功能的同时增加新的控制机制来实现电压调节的目标。接下来,我们将以LM2596-Adj为例介绍如何将其改造成可以被数字控制系统驱动的开关稳压电源,并附上图2作为参考说明。
  • DC-DC
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    DC-DC转换器电源是一种能够将一种直流电压(输入电压)有效转换为另一种直流电压(输出电压)的电子装置,广泛应用于各类电子产品和系统中,提供高效稳定的电力供应。 ### DC-DC开关电源知识点详解 #### 一、DC-DC开关电源概述 DC-DC开关电源是一种将直流电(DC)转换为另一组不同电压或电流等级的直流电的技术,在现代电子设备中极为常见,尤其是在需要高效能、小体积和轻重量电源解决方案的应用场合。它通过利用开关元件(如MOSFET)在高速开关状态下工作,来控制能量的传输。 #### 二、DC-DC开关电源的工作原理 DC-DC开关电源的核心在于其开关模式操作。当开关导通时,输入电压直接传递到输出端;当开关断开时,输出端由储能元件(通常是电感或电容)维持稳定的电压输出。这种快速切换的过程可以通过不同的拓扑结构来实现,常见的包括Buck(降压)、Boost(升压)、Buck-Boost(降压升压)以及Cuk等电路。 1. **Buck(降压)转换器**:适用于将较高的输入电压降至较低的稳定输出电压。它的基本结构包含一个开关管、一个储能电感和一个滤波电容。 2. **Boost(升压)转换器**:用于将较低的输入电压提升至更高的稳定输出电压。Boost转换器同样由开关管、储能电感和滤波电容组成,但其工作原理与Buck转换器有所不同。 3. **Buck-Boost(降压升压)转换器**:可以将输入电压转换为任意水平的输出电压,无论是高于还是低于输入电压。这种转换器在输入电压不确定的应用场景中非常有用。 4. **Cuk转换器**:结合了Buck和Boost的优点,可以在提供电气隔离的同时进行电压变换。它适用于那些需要电气隔离的应用场景。 #### 三、DC-DC开关电源的关键特性 1. **效率高**:由于采用了开关模式操作,DC-DC转换器能够实现高达95%以上的转换效率,远高于传统的线性稳压器。 2. **尺寸小、重量轻**:相对于线性电源,开关电源能够以更小的体积实现相同或更高的功率输出,这对于便携式电子设备尤为重要。 3. **适应性强**:能够适应较宽的输入电压范围,并且可以根据实际需求调整输出电压。 4. **噪声控制**:虽然开关电源会产生一定的电磁干扰(EMI),但通过合理的布局和滤波技术可以有效降低噪声水平。 #### 四、DC-DC开关电源的应用领域 1. **消费电子**:智能手机、平板电脑、笔记本电脑等移动设备中的充电管理模块。 2. **汽车电子**:车辆中的电池管理系统、车载娱乐系统等。 3. **通信设备**:基站、路由器、交换机等网络设备中的电源供应部分。 4. **工业自动化**:机器人、自动化生产线中的驱动电源。 5. **航空航天**:卫星、飞机等飞行器中的电源控制系统。 #### 五、DC-DC开关电源的设计与优化 在设计DC-DC开关电源时,需要考虑的因素包括但不限于: - 输入电压范围 - 输出电压稳定性 - 负载变化对输出的影响 - 效率与热设计 - 电磁兼容性(EMC) - 成本与可靠性 为了提高DC-DC开关电源的性能,设计师通常会采用以下方法进行优化: - 选择高性能的开关管和储能元件。 - 设计合理的电路布局,减少寄生参数的影响。 - 采用先进的控制算法,如PWM(脉冲宽度调制)、PFM(脉冲频率调制)等。 - 引入反馈机制,确保输出电压的精确调节。 - 增加散热措施,保证长时间稳定运行。 #### 六、DC-DC开关电源在电子设计竞赛中的应用 在全国大学生电子设计竞赛中,DC-DC开关电源作为一项基础而重要的技术被广泛应用。参赛者们通常需要根据竞赛题目要求设计出具有特定功能的电源系统,这不仅考验了他们对DC-DC转换原理的理解,也锻炼了他们在实际项目中解决问题的能力。例如,在某些题目中可能需要设计一种能够在宽泛输入电压范围内工作的电源,或者是在有限空间内实现高效能转换的方案。通过这类竞赛,学生不仅能够学习到最新的电源设计技术和方法,还能够培养团队合作精神和创新能力。 DC-DC开关电源作为一种高效、紧凑型的电源转换技术,在当今电子工程领域扮演着极其重要的角色。随着科技的进步,未来DC-DC开关电源还将朝着更高效率、更小体积、更低成本的方向发展,为各种应用场景提供更多可能性。
  • DC-DC 输出方法
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    本文介绍了一种高效的DC-DC可调输出电压方法,能够实现宽范围内的连续调节,并保证了高效率和稳定性。适合各种电子设备应用。 DC/DC转换器应用回路的输出电压需要在外部进行调节控制。
  • DC/DC器在技术中整输出的方法
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    本文探讨了DC/DC转换器在现代电源系统中的应用及其调节输出电压的技术原理和方法。 概要:在DC/DC转换器的应用回路中,输出电压需要通过外部控制进行调节,这种需求通常出现在由CPU芯片控制的数字电路中。下面将分析使用CPU控制D/A转换器来实现整个电路原理的方法,其中D/A转换器采用的是电压输出类型。 选择FB类型的DC/DC转换器(可通过外接电阻调整输出电压大小),其FB端子的电压可以设定为1V或0.9V以满足不同需求。 基本电路框图: 例子中,输出电压范围是0.5V到3.0V。D/A转换器具有8位分辨率和每LSB 10mV的精度。当D/A转换器满量程时其值为255;此时它的输出电压范围是从0V至2.5V。 在该电路中,设定使用了特定的元器件(具体信息见相关图示)。
  • 220V5V的
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    本项目设计了一种高效的电力转换装置,能够安全有效地将常见的220V交流电降至稳定的5V直流电输出,适用于各类电子设备。 在硬件设计过程中,有时需要将电源进行相互转换。这个图可能会对你有所帮助。
  • DC-DC及开关的详细路图
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    本资料详尽介绍了稳压电源、DC-DC电源和开关电源的工作原理及其电路设计,包含大量实用电路图,是电子工程爱好者和技术人员不可或缺的学习与参考资源。 一、稳压电源 1. 3~25V电压可调电路图:此稳压电源的调节范围在3.5V到25V之间,输出电流大,并采用可调稳压管式电路以获得平稳的输出电压。工作原理如下:整流滤波后的直流电压由R1提供给调整管基极使其导通,在V1导通时通过RP、R2使V2也导通,随后V3也开始导通;此时,V1、V2和 V3 的发射极与集电极的电压不再变化(其作用类似于稳压管)。调节 RP 可以得到稳定的输出电压,而 R1、RP、R2 和 R3 的比值决定了电路输出的电压。 2. 10A/3~15V可调稳压电源:无论是在电脑维修还是电子制作中都离不开稳定可靠的直流电源。这里介绍一个可以从3V到15V连续调节,最大电流可达10A的稳压电源方案。该设计采用高精度标准电压源集成电路TL431,并具备温度补偿特性以确保更高的稳压精度,适用于大部分常规维修需求。 二、开关电源UC3842工作原理:下图展示了 UC3842 的内部结构框图和引脚配置。UC3842 使用固定频率脉冲宽度可调的控制方式,共有八个引脚。各引脚的功能如下: ①脚是误差放大器输出端,外部连接电阻以实现特定功能。 其余部分未详细列出,如果需要完整信息,请参考相关技术文档或资料。
  • 基于MP2307的负DC-DC路方案
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    本简介提出了一种基于MP2307芯片设计的高效负压直流转换电路方案,适用于多种电子设备中需要产生负电源的应用场景。 基于MP2307的负压DC-DC转换器,输出经过TPS7A3001稳压。测试电路分享给大家。
  • DC-DC模块中流模式与模式的
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    本文探讨了在DC-DC电源模块中从电流模式控制到电压模式控制的转换技术,分析了两种模式的特点和应用场景。 DC-DC电源模块的工作模式主要包括电流模式和电压模式两种。在电流模式下,输出电流被检测并控制;而在电压模式下,则是通过监测和调整输出电压来实现稳定供电的。 从电压模式向电流模式转化的过程通常涉及利用输出电容ESR(等效串联电阻)取样及输入电压前馈技术的应用。当采用具有较大ESR值的输出电容器时,系统能够更加有效地引入平均电流反馈机制,在负载变化情况下提升动态响应能力与稳定性。此外,通过加入输入电压前馈信号可以进一步增强对瞬态条件下的适应性。 相反地,在从电流模式向电压模式转化的过程中,当电源进入轻载状态或完全无负载运行时(即突发和跳脉冲工作方式),由于检测到的电流信号非常微弱甚至无法被准确识别,因此实际操作中系统将主要依赖于标准电压反馈机制来维持正常运作。此外,在选择输出电感器参数方面,增大其值虽然有助于减少纹波并提高效率,但同时也增加了成本和体积,并且会降低对负载瞬变的响应速度。 斜坡补偿技术的应用在电流模式下尤为关键:当占空比超过50%时(或某些情况下40%),必须添加适当的斜坡信号来确保系统稳定运行。否则,在高占空比条件下,可能会出现次谐波振荡现象导致不稳定状态。 理解并掌握这两种工作模式之间的相互转化机制对于优化DC-DC电源模块的设计至关重要。它不仅有助于提升系统的整体性能和可靠性,还能帮助设计人员根据具体应用场景选择最适宜的工作方式,从而达到最佳的系统表现效果。 例如,在电池充电器及电动汽车充电设备等应用场合中,通常倾向于采用电流控制模式以确保良好的安全性和稳定性;而在计算机电源或通信基础设施等领域,则更偏好于使用电压调节策略来保障输出电压的一致性与可靠性。
  • 基于TL494的升DC-DC设计 (2014年)
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    本文章介绍了一种以TL494芯片为核心,用于实现升压型DC-DC变换器的设计方案。该设计在2014年提出,旨在提供一种稳定高效的直流电压转换方法。 随着开关电源在各种电子产品中的发展趋势,本段落介绍了一种12V转24V的升压型DC-DC稳压电源。该电源采用TL494作为控制器件,并根据其工作原理合理选择了电路中所需的开关管、滤波电容、储能电感和续流二极管等关键参数进行设计。通过脉冲宽度调制技术对电路进行精确控制,确保在调整开关管导通时间时能够维持输出电压的稳定性。仿真测试结果显示,在满载情况下该电源变换效率超过70%,具有较高的安全性和可靠性。