STMicroelectronics L7987L Asynchrónne spínanie
DC-DC spínacie regulátory sú zďaleka najefektívnejším spôsobom premeny jedného DC objtage inému. Aj keď sú zložitejšie a drahšie ako lineárne regulátory, pridaná flexibilita a vynikajúca účinnosť prispeli k popularite spínacích regulátorov. Táto príručka poskytuje vývojárom prehľadview z našich najčastejšie používaných spínacích regulátorov a pomôže identifikovať najvhodnejšie riešenie pre každý typ aplikácie.
PREČO SPÍNAŤ REGULÁTORY?
Efektívnosť
Zatiaľ čo lineárne regulátory zostávajú obľúbené vďaka nízkemu šumovému faktoru, jednoduchosti a malým rozmerom, hlavným dôvodom implementácie spínacieho regulátora je zvýšenie efektivity aplikácie. Zatiaľ čo strata výkonu pri lineárnej regulácii sa stratí priamo nadbytočným výkonom, ktorý sa rozptýli ako teplo, straty výkonu v spínacích regulátoroch sú spôsobené iba malými predpätými prúdmi a stratami v neideálnych komponentoch. V dobre vyrobenom dizajne môže byť účinnosť viac ako 95% v širokom rozsahu pracovných podmienok.
Flexibilita
Primárnou aplikáciou pre DC-DC regulátory je zníženie vyššieho vstupného objemutage na nižší výstup objtage, ale vďaka ich režimu činnosti možno mnohé regulátory nakonfigurovať aj tak, aby pracovali s výstupmi, ktoré môžu byť vyššie ako ich vstup, alebo dokonca konvertovali vstupné obj.tages, ktoré sú vyššie aj nižšie ako výstupný objtage.
Tieto tri hlavné topológie sa označujú ako Buck, Boost a Buck-Boost.
Buck
- Najbežnejšia topológia
- Používa sa, keď je vstup vyšší ako výstup
- Keďže väčšina existujúcich regulátorov je vyrobená na tento účel, riešení je veľa, sú jednoduché a dobre vyvinuté
Buck-boost
- Topológia Buck-boost sa aplikuje, keď je vstup objtagOčakáva sa, že e bude vyššie aj nižšie ako výstupný objemtage počas prevádzky
- Toto naprample, sa vyskytuje v obvodoch na batérie, kde je objtage plne nabitej batérie môže byť vyššia, ako je potrebné, zatiaľ čo objtage sa postupne príliš vybíja, keď sa batéria vybíja
Boost
- Boost (step-up) topológia prevádza nízky vstupný objtage na vyšší výkon objtage
- Toto je často vidieť v ručných a nositeľných zariadeniach, kde výstup objtagKonzistentne sa očakáva, že e bude vyššie ako vstupný objemtage a používanie viacerých batérií v sérii sa považuje za príliš objemné
AKO SI VYBRAŤ SPRÁVNY PREPÍNACÍ REGULÁTOR DC-DC PRE APLIKÁCIU?
Zatiaľ čo niektoré aplikácie môžu vyžadovať väčšiu pozornosť na špecifické vlastnosti, všeobecný prístup k výberu DC-DC spínacieho regulátora je zodpovedať kritériám v nasledujúcom poradí:
- Galvanicky oddelená DC to DC regulácia
- Vstupný objemtage rozsah a výstup objtage (pevné alebo nastaviteľné)
- Aktuálna požiadavka na záťaž
- Efektívnosť a pokoj
- Usmerňovacia architektúra
- Frekvencia spínania
- Odškodnenie
- Presnosť výstupu
- Extra funkcie (Enable, Soft-start, Power Good atď.)
Je dôležité, aby regulátor mohol pracovať s požadovaným vstupným a výstupným objemomtages; niektoré zariadenia majú pevný výstup objtages, pričom mnohé sú nastaviteľné. V závislosti od vstupného/výstupného objtagV tomto vzťahu sa použijú rôzne topológie,
ako sú topológie Buck/Boost/Buck-Boost.
Maximálny výstupný prúd
Regulátor musí byť schopný správne napájať záťaž. Na dosiahnutie optimálneho výkonu produktu sa odporúča režijná marža.
Efektívnosť a pokoj
Hlavnou prednosťou spínacieho regulátora je jeho účinnosť. Zatiaľ čo ideálny regulátor dokáže konvertovať výkon bez strát, skutočný regulátor bude mať určité straty spôsobené faktormi, ako sú interné referencie, činnosť spínačov a rozptyl spôsobený odporovými parazitmi v stopách a komponentoch. Pokojový prúd je prúd potrebný na prevádzku regulátora.
Usmerňovacia architektúra
Spínacie regulátory sú buď asynchrónne alebo synchrónne, čo znamená, že majú vonkajšiu záchytnú diódu alebo interný druhý priechodový prvok. Synchrónna možnosť zvyčajne zlepšuje účinnosť a zároveň znižuje plochu potrebnú na doske plošných spojov. Na druhej strane je asynchrónna architektúra menej nákladná a vonkajšia dióda umožňuje odvádzanie tepla na väčšiu plochu.
Frekvencia spínania
Frekvencia spínania a účinnosť sú priamo spojené a ovplyvňujú aj hluk, veľkosť a náklady regulátora.
Vyššia spínacia frekvencia znamená, že je možné použiť menšie tlmivky a iné pasívne prvky, ale tiež to spôsobí vyššiu spotrebu energie a zvýšenie EM žiarenia. Zatiaľ čo niektoré regulátory majú pevné frekvencie, takže ich dizajnér môže prispôsobiť
regulátora do aplikácie.
Odškodnenie
Kompenzácia sa týka spätnoväzbových a kompenzačných sietí, ktoré udržujú regulátor stabilný. Pre niektoré regulátory sú externé a umožňujú prispôsobenie a flexibilný dizajn; zatiaľ čo iné regulátory majú zabudované kompenzačné siete, ktoré prispievajú k jednoduchšiemu a kompaktnejšiemu dizajnu.
Presnosť
Presnosť je rozptyl vo výstupnom objtage vzhľadom na požadovaný cieľ objtage. Celková presnosť výstupu zahŕňa aj odchýlky spôsobené zmenami vedenia a zaťaženia.
Predregulácia (>24 V)
Poznámka: * vo vývoji, ** pre USB PD, výstupný výkon až 60 W (20 V, 3 A)
Po regulácii (<24 V)
Poznámka: * vo vývoji
Poznámka: * vo vývoji
Dokumenty / zdroje
 |
STMicroelectronics L7987L asynchrónny spínací regulátor [pdf] Používateľská príručka BR2209DCDCQR, L7987L, L7987L Asynchrónny spínací regulátor, asynchrónny spínací regulátor, spínací regulátor, regulátor |
