【導(dǎo)讀】在ACDC電源中,輸入電壓一般是來自電網(wǎng)的85V-265V交流高壓,而輸出電壓則是3.3V、5V、12V等直流低壓,因此需要開關(guān)電源來實(shí)現(xiàn)降壓。開關(guān)電源有Buck、Boost和Buck-Boost三大經(jīng)典拓?fù)?,其中Buck與Buck-Boost均可實(shí)現(xiàn)降壓功能。Synergy世輝是世健旗下子公司,擁有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)的技術(shù)實(shí)力,世輝公司電源與新能源事業(yè)部FAE結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn),針對小家電的輔助電源應(yīng)用中該如何選擇拓?fù)潆娐芬约跋嚓P(guān)產(chǎn)品,展開詳細(xì)介紹。
在ACDC電源中,輸入電壓一般是來自電網(wǎng)的85V-265V交流高壓,而輸出電壓則是3.3V、5V、12V等直流低壓,因此需要開關(guān)電源來實(shí)現(xiàn)降壓。開關(guān)電源有Buck、Boost和Buck-Boost三大經(jīng)典拓?fù)?,其中Buck與Buck-Boost均可實(shí)現(xiàn)降壓功能。Synergy世輝是世健旗下子公司,擁有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)的技術(shù)實(shí)力,世輝公司電源與新能源事業(yè)部FAE結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn),針對小家電的輔助電源應(yīng)用中該如何選擇拓?fù)潆娐芬约跋嚓P(guān)產(chǎn)品,展開詳細(xì)介紹。
一、Buck電路
Buck電路是一個降壓電路,Vi=Vls+Vo。因Vi>Vo,故具有降壓作用。
(1)開關(guān)管S導(dǎo)通階段
當(dāng)開關(guān)閉合時,續(xù)流二極管D是截止的,由于輸入電壓Vi與儲能電感Ls接通,因此輸入-輸出壓差(Vi-Vo)就加在Ls上,使通過Ls上的電流線性地增加。在此階段,除向負(fù)載供電外,還有一部分電能儲存在電感Ls和電容Cr中。
(2)開關(guān)管S關(guān)斷階段
當(dāng)開關(guān)斷開時,Ls與Vi斷開,但由于電感電流不能在瞬間發(fā)生突變,因此在電感Ls上就產(chǎn)生反向電動勢以維持通過的電流不變。此時續(xù)流二極管D導(dǎo)通,儲存在電感Ls中的電能就經(jīng)過有D構(gòu)成的的回路對負(fù)載供電。(主要是電容C對負(fù)載供電,此階段一直給電容充電,維持電壓穩(wěn)定)
二、Buck-Boost電路
Buck-Boost電路的輸入電壓與輸出電壓的極性是相反的。
(1)開關(guān)管S導(dǎo)通階段
當(dāng)開關(guān)閉合時,輸入電壓通過電感L直接返回,在電感Ls上儲能,此時電容Cr放電,給負(fù)載供電。
(2)開關(guān)管S截止階段
當(dāng)開關(guān)斷開時,在電感Ls上產(chǎn)生反向電動勢,使二極管D從截止變成導(dǎo)通。電感給負(fù)載供電并對輸出電容充電,維持輸出電壓不變。
通過以上對比,可得知:Buck-Boost電路的輸入電壓與輸出電壓的極性是相反的。因此,Buck與Buck-Boost兩者最大的區(qū)別就在于輸入與輸出電壓的極性:Buck是同極性拓?fù)?,即輸出與輸入電壓的極性相同,二者共地;而Buck-Boost是反極性拓?fù)?,即輸出與輸入電壓的極性相反,輸出端提供負(fù)壓(相對輸入電壓)。
在小家電應(yīng)用場景中的功率模塊控制部分,工程師常用到雙向晶閘管(TRIAC)等交流開關(guān)(AC Switch)。而使用負(fù)壓驅(qū)動交流開關(guān),就能實(shí)現(xiàn)更高的電路可靠性與兼容性。在使用交流開關(guān)的系統(tǒng)中,往往優(yōu)先選擇能輸出負(fù)壓的Buck-Boost;而在不需要負(fù)壓驅(qū)動的系統(tǒng)中,則可以選擇Buck拓?fù)洌?/p>
?Buck的輸入與輸出端共地,更利于系統(tǒng)的多級拓展。
?Buck的電感電流利用率比Buck-Boost更高。在電感電流(IL)相同時,Buck能輸出更大電流(IO)。
三、產(chǎn)品推薦
知道了如何選拓?fù)浜?,又該怎么選產(chǎn)品呢?世輝FAE推薦來自上海晶豐明源(BPS)的BP852X系列高性能開關(guān)電源驅(qū)動芯片,支持Buck和Buck-Boost拓?fù)?,并具有極簡的外圍電路,可應(yīng)用于低成本的小家電輔助電源設(shè)計(jì),如:小家電輔助電源、電機(jī)驅(qū)動輔助電源、IoT/智能家居/智能照明等多個領(lǐng)域。該系列產(chǎn)品擁有眾多的優(yōu)秀特性,包括:
集成Vcc電容、續(xù)流二極管和反饋二極管
集成650V高壓MOSFET
集成高壓啟動和自供電電路
低待機(jī)功耗50mW@230Vac
優(yōu)異的動態(tài)響應(yīng)速度,輸出電壓紋波小
降低音頻噪聲的降幅調(diào)制技術(shù)
改善EMI性能的頻率調(diào)制技術(shù)
接下來,世輝FAE將以該系列的BP85226D為例,展開具體介紹。
圖:封裝與規(guī)格
圖:電性能參數(shù)表
圖:BP85226D應(yīng)用原理圖
圖:產(chǎn)品實(shí)物
圖:BOM表
四、PCB Layout及建議
1.IC-GND能起到散熱作用,可以銅散熱。但I(xiàn)C-GND是電壓動點(diǎn),在滿足散熱的條件下鋪銅面積應(yīng)盡量??;同時需遠(yuǎn)離輸入交流端,以避免容性耦合產(chǎn)生EMI問題。
2.輸出電感可能產(chǎn)生電磁干擾,建議遠(yuǎn)離芯片F(xiàn)B腳的同時,也遠(yuǎn)離輸入端以避免EMI問題。為了芯片和電壓動點(diǎn)遠(yuǎn)離交流輸入端,建議將輸入電解電容放置在芯片和交流輸入端之間。
3.DRAIN接輸入直流母線,為電壓靜點(diǎn),可以鋪銅散熱。建議DRAIN和FB、IC-GND的走線距離大于2mm。
4.盡量減小功率環(huán)路面積以避免EMI干擾并提高系統(tǒng)可靠性。以Buck 為例,建議縮小輸入電容、內(nèi)置MOSFET、電感、輸出電容組成的勵磁回路,以及電感、輸出電容、續(xù)流二極管組成的續(xù)流回路面積。
5.建議功率回路的走線寬而短, 以提高系統(tǒng)可靠性,比如母線到GND引腳的走線、GND到輸出電容的走線等。
6.反饋回路面積與走線長度也應(yīng)減小,以提高可靠性。
7.如果由于客觀因素(例如PCB板形狀等)導(dǎo)致Layout無法充分滿足第5、6條建議時,可在VOUT和GND之間靠近引腳位置放置100nF(104)貼片電容,從而提高系統(tǒng)可靠性。
圖:電感選取建議
圖:負(fù)載調(diào)整率
圖:啟動波形
圖:輸出電壓紋波
圖:動態(tài)響應(yīng)
圖:傳導(dǎo)EMI
圖:浪涌
圖:群脈沖測試
圖:ESD測試*
*以上測試結(jié)果為實(shí)驗(yàn)室條件下真實(shí)測試下得出,實(shí)際產(chǎn)品視應(yīng)用環(huán)境和批次差異,可能存在不同,晶豐明源保留最終解釋權(quán)。
圖:BP852X系列產(chǎn)品選型表
總結(jié)
晶豐明源的BP852X系列芯片具有極簡的外圍電路以及超高的集成度,能極大地降低應(yīng)用方案的成本與備貨難度;豐富的保護(hù)有助于加強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性;此外,該產(chǎn)品還兼具優(yōu)秀的動態(tài)響應(yīng)、待機(jī)功耗和輸出調(diào)整等性能, 因此非常適合用于小家電的輔助電源。Synergy世輝可提供全系列產(chǎn)品及相關(guān)的技術(shù)支持。
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀:
利用基于 AI 的優(yōu)化技術(shù)讓高速信號問題迎刃而解
實(shí)現(xiàn)機(jī)器人操作系統(tǒng)——ADI Trinamic電機(jī)控制器ROS1驅(qū)動程序簡介
ST 的RS-485收發(fā)器兼?zhèn)鋫鬏敺€(wěn)定性與速度,適用于工業(yè)自動化、智能建筑和機(jī)器人