直流变换器电路组成结构与设计原则介绍

在这篇文章中，将对变换器" target="_blank">直流变换器的相关内容和情况加以介绍。

一、直流变换器组成结构

1、主电路

又叫作功率模块，是整个DC/DC变换器的主体。

2、驱动模块

对于控制芯片输出的四路PWM驱动信号来说，并不能直接驱动四个功率开关管。所以，DC/DC变换器是需要配套一个驱动电路来驱动功率开关管的。

直接耦合型驱动电路的每一路输出PWM驱动信号经过由两个三极管组成的放大电路来驱动功率开关管，此种方法无法实现控制部分与主电路的隔离。

脉冲变压器耦合型驱动电路是在直接耦合型的基础上加上了一个脉冲变压器，实现了控制电路与主电路的隔离，但是这种结构的缺点是变压器的设计制作方面比较复杂。

为了更加方便地来驱动功率开关管，很多公司研制出驱动芯片，驱动芯片可以输出较大的功率驱动开关管，而且随着芯片的小型化发展，现在的驱动芯片体积非常小，有各种封装形式。

3、控制模块

主电路的反馈主要有三种控制模式，分别为电压控制模式、峰值电流控制模式、平均电流控制模式。

电压控制模式属于电压反馈，利用输出电压进行校正，是单环反馈模式，输出电压采样与输入基准电压比较，输出PWM波信号。

电压控制模式设计以和运用都比较简单，但是电压控制模式没有对输出电流进行控制，有一定的误差存在，并且输出电压先经过电感以及电容的滤波，使得动态响应比较差。

峰值电流控制模式与电压控制模式的区别在于，在峰值电流控制模式中，把电压控制模式的那一路锯齿波形转换成了电感的瞬时电流与一个小锯齿波的叠加，但是电感的瞬时电流并不能表示平均电流的情况。

平均电流控制模式属于双环控制方式，电压环的输出信号作为基准电流与电感电流的反馈信号比较，设置误差放大器，可以平均化输入电流的一些高频分量，输出的经过平均化处理的电流，再与芯片产生的锯齿波进行比较，输出合适的PWM波形。

二、直流变换器设计原则

1、DC/DC转换电路设计第一原则

首先，我们应该了解 DC/DC 电源和 DC/DC 转换电路的分类。

DC/DC电源电路也称为 DC/DC 转换电路，主要功能是进行输入/输出电压转换。不同的应用领域有不同的规律，如PC，常用12V、5V、3.3v，模拟电路供电常用5V、15V，数字电路常用3.3v。目前的FPGA和DSP也使用 2V 以下的电压，如1.8v、1.5v、1.2v等，在通信系统中也称为二次电源。

DC/DC 转换电路主要分为以下三类：

(1) 稳压二极管稳压电路

(2) 线性(模拟)稳压 电路

(3) 开关式稳压 电路

2、DC/DC转换电路设计第二原则

齐纳二极管是最简单的设计方案。该稳压电路结构简单，但负载能力差，输出功率小。选择齐纳二极管时，可按如下估算：

(1) Uz=Vout;

(2) Izmax=(1.5-3)ILmax

(3)输入电压=(2-3)输出电压

该电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受稳压器最大工作电流、输出电压的限制，不能同时调节，因此该电路适用于不需要输出电压的场合待调整，负载电流小，要求不高。

3、DC/DC转换电路设计第三原则

稳压电路的另一种形式 ，有些芯片对电源电压要求较高，如AD DA芯片的参考电压等，此时常用一些常用的电压参考芯片如TL431、MC1403、REF02等。

TL431是最常用的基准源芯片，具有良好热稳定性的三端可调分压源。它的输出电压可以通过两个电阻任意设置为 Vref(2.5v) 和 36V 之间的任何值。其他几种参考电压源芯片电路类似。

4、DC/DC转换电路设计第四原则

串联稳压电源电路知识：串联稳压器是直流稳压器的一种，实际上是三端稳压器出现之前常见的直流供电方式。在三端稳压器出现之前，串联稳压器通常有OP放大器和稳压二极管组成检错电路。

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