常用的DC-DC轉(zhuǎn)換器有兩種類型:電容儲能電荷泵(Charge Pump)和電感儲能DC-DC轉(zhuǎn)換器。
電荷泵
電荷泵為容性儲能DC-DC產(chǎn)品,可以進行升壓,也可以作為降壓使用,還可以進行反壓輸出。
電荷泵消除了電感器和變壓器所帶有的磁場和電磁干擾。
工作原理
電荷泵是通過外部一個快速充電電容(Flying Capacitor),內(nèi)部以一定的頻率進行開關,對電
容進行充電,并且和輸入電壓一起,進行升壓(或者降壓)轉(zhuǎn)換,最后以恒壓輸出。以升壓型為
例,首先上圖中S1、S4導通,S2、S3截止,輸入電源對C1充電到電壓V;然后斷開S1、S4,導
通S2、S3,C1的電荷傳送到C2,再疊加輸入電壓,輸出電壓2V ,從而實現(xiàn)倍壓輸出。
電荷泵應用
在我們的設計中,電荷泵經(jīng)常被用作白光LED驅(qū)動,一般在手機中應用于并聯(lián)LCD背光驅(qū)動芯片。
而串聯(lián)背光驅(qū)動芯片則應選擇電感式的DC/DC,因為它對電壓要求較高。
電荷泵要點
選用電荷泵時考慮以下幾個要素:
· 轉(zhuǎn)換效率要高
· 靜態(tài)電流要小,可以更省電;
· 輸入電壓要低,盡可能利用電池的潛能;
· 噪音要小,對手機的整體電路無干擾;
· 功能集成度要高,提高單位面積的使用效率,使手機設計的更小巧;
· 足夠的輸出調(diào)整能力,電荷泵不會因工作在滿負荷狀態(tài)而發(fā)燙;
· 封裝尺寸小是手持產(chǎn)品普遍要求;成本低,包括周邊電路少占PCB板面積小,走線少而簡單;
· 具有關閉控制端,可在長時間待機狀態(tài)下關閉電荷泵,使供電電流消耗近乎為0。
電感式
它是通過電感不斷的儲能/放電,最后達到穩(wěn)定電壓/電流輸出的轉(zhuǎn)換器。根據(jù)輸出電壓與輸入電壓
的高低比較,可以分為boost(輸出電壓遠高于輸入電壓)、buck(輸出電壓低于輸入電壓)及Buck-Boost,
它們的拓撲結(jié)構不同。
工作原理
下圖降壓轉(zhuǎn)換器最基本的電路:是利用MOSFET開關閉合時在電感器中儲能,并產(chǎn)生電流。當開關斷
開時,貯存的電感器能量通過二極管輸出給負載。 輸出電壓值與占空比(開關開啟時間與整個開關周期
之間的比 )有關。
下圖升壓轉(zhuǎn)換器最基本的電路:是利用MOSFET開關閉合時在電感器中儲能,并產(chǎn)生電流。當開關斷
開時,貯存的電感器能量疊加輸入電壓通過二極管輸出給負載,實現(xiàn)大于輸入電壓的輸出, 輸出電壓
值與占空比(開關開啟時間與整個開關周期之間的比)有關。
下圖升降壓轉(zhuǎn)換器最基本的電路:升降壓轉(zhuǎn)換器是升壓DC-DC與降壓DC-DC結(jié)合;輸入電壓低于輸出
電壓,執(zhí)行升壓動作;輸入電壓高于輸出電壓,執(zhí)行降壓動作。
電感儲能DC-DC轉(zhuǎn)換器根據(jù)需求可采用三類控制類型:
1)PWM(脈沖寬度調(diào)制方式):開關脈沖的頻率一定,通過改變脈沖輸出寬度,使輸出電壓達到穩(wěn)定。
PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。
2)PFM(脈沖頻率調(diào)制方式):開關脈沖寬度一定,通過改變脈沖輸出的頻率,使輸出電壓達到穩(wěn)定。
PFM控制型即使長時間使用,尤其小負載時具有耗電小的優(yōu)點。
3)同時使用PFM和PWM這兩種不同調(diào)制方式,PWM/PFM轉(zhuǎn)換型小負載時實行PFM控制,
且在重負載時自動轉(zhuǎn)換到PWM控制。
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