[推荐]DC-DC变换器

dgh

<TABLE cellPadding=0 cellSpacing=0 class=f12 width="100%">

<TR>
<TD background=/bbs/images/1Kss.gif width=23></TD>
<TD class=bbs_content>LCD板用超薄型DC-DC变换器
Ultra Thin DC-DC Converter used in LCD
《世界电子元器件》11月号
间歇振荡器式变换器电路技术
(1)用间歇振荡器构成多输出
以往广泛使用的DC-DC变换器,采用内置包括驱动电路、振荡器、基准电压和比较器等功能的控制IC,通常是利用开关器件实现接通/断开,控制采用PWM技术。但是,对于要求小型化应用的DC-DC变换器,这种控制IC成为电路小型化和低价位化的障碍,必须另谋出路。


不使用控制IC的实现方法有自激式振铃扼流变换器RCC(Ringing Choking Converter),这种方式不需要控制IC,然而,在变压器里需要原边、副边和反馈用3个线圈,即需要6个端点的高耦合度变压器。这种6端头的变压器很难实现低高度且小型化产品,而且在成本,外形结构和经济性等方面存在诸多问题,难以克服。


日本村田公司开发的DC-DC变换器,不用控制IC(而是利用自激方式);它为LCD板开发的DC-DC变换器采用优化电路,仅用4端结构变压器,可以实现多个输出电压。这种4端结构的变压器与RCC方式里使用的变压器相比,在外形结构上可实现小型化。具有经济性,是适用于薄型LCD板的一种优化的小型且低封装高度的DC-DC变换器。因为该变换器使用间歇振荡的电路结构,故称为间歇振荡器变换器,详见图1所示的电路结构。


(2)电路特点
经济/高效率


作为DC-DC变换器的开关器件,通常即可用双极晶体管也可用 MOSFET晶体管。现主要是试图用于由1节干电池也可驱动的低电压电源,这种DC-DC变换器里的器件,适合于选用比MOSFET更低的电压可驱动的双极晶体管。而且,驱动电路采用双极晶体管驱动时,电路结构可大幅度简化,显得十分经济。


当采用双极晶体管时,与MOSFET不同之处在于使开关器件工作需要足够的驱动电流,这种驱动电流控制不好将导致大幅度降低变换器的效率。例如:图2(a)的恒定电流驱动方式,当负载很轻时，大量电流浪费无用,结果轻负载时变换器的效率很低;为此,专门开发出一种新的驱动电路(参阅图2(b)),当负载电流大时,相应地调整开关器件的驱动电路,可实现高效率。这种新型驱动电路,随负载模式可自适应地调整到最佳状态;从轻负载到满负载,它都具有高效率(参阅图2(c))。


快速响应性
使用控制IC的DC-DC变换器,根据输出电流的大小,电抗线圈里流过的电流变动很大,例如,可以是不连续的电流跳变到连续的电流,因此要求控制电路闭环增益大幅度变化。然而,间歇振荡器结构的DC-DC变换器,即使是输出电流由很小变到很大,经常流经电抗线圈里的电流变化较小,因此控制电路的闭环增益变化很小。结果,对于输出电流的变动,可以快速响应。有对比试验证实间歇振荡器结构的DC-DC变换器能够快速响应:例如,同是输出0.2A的脉冲电流时,对于使用PWN-IC的DC-DC变换器,其输出端电压波动的峰峰值高达900mV;对于间歇振荡器结构的DC-DC变换器,其输出电压的波动范围竟然小到200mV。


提高效率的技术
(1)升压同步整流
当把输出电压变换成比输入电压低的电压时,称该变换器电路为降压型变换器电路。利用改进效率的MOSFET等构成的同步整流方法是比较普遍的。但是,在把输出电压变换成比输入电压高的升压型变换器里,一般仍然采用肖特基势垒二极管Sbd作为整流器件。采用二极管整流固然简单,只是管压降就能造成相当可观的损耗,例如,一般肖特基二极管都有0.5V电压降。为了提高效率,还是利用晶体管实现同步整流(详见图3b)。由于是升压同步整流电路,其整流部分仅消耗0.1V电压降,损耗显著降低。图3(a)和图3(b)相比,两者的整流变换效率相差悬殊,请参阅图3(c)。


(2)备用时的高效率技术
当便携式设备处于备用时,DC-DC变换器的负载电流非常小,力求实现低功耗化。为了改进这时的DC-DC变换器效率,设法降低开关损耗。当处于备用状态时,仅要求DC-DC变换器输出很小的电流,可将工作模式切换成功耗节省模式(Power Save Mode),以改善功耗,达到提高效率的目的。在间歇振荡器结构的变换器里,设计有Power Save Mode,明显地改善了备用时的效率;例如,当输出电流仅为1mA时,无Power Save Mode的DC-DC变换器,其效率约为10%左右;有Power Save Mode的,备用时的效率不低于45%。


力求节省空间
(1)降低封装高度
近年来出现的笔记本PC机及便携式产品终端都是采用紧凑的装备结构,要求所用的DC-DC变换器必须具备很低的封装高度。为此,把又高又大的变压器嵌入DC-DC变换器基板,以便利用基板厚度吸收掉变压器一部分高度;当把DC-DC变换器装配到母板上时,采取倒扣式装配,DC-DC变换器的变压器部分嵌入母板,从而获得低高度的装配。其母板的装配高度仅为DC-DC变换器中的最高元件的高度(即变压器的封装高度)。


(2)小型化技术
由于从以往使用控制IC 的DC-DC变换器方案发展到如今的间歇振荡器结构的DC-DC变换器,电路规模可以大幅度缩小,从而使变换器的结构实现小型化。


(陈志文)
本文章由《世界电子元器件》（GEC）提供 </TD></TR></TABLE>[em05]

koumine

不错，有卖的吗？多少米？

dgh

这个电路的亮点在“同步整流电路,其整流部分仅消耗0.1V电压降”效率很高，我只找到文字，没有电路图，所以在这里抛砖引玉[em59]

[此贴子已经被作者于2004-12-20 22:17:12编辑过]