浅析BUCK芯片在电路中的应用及特点

随着信息化时代的发展,生活中常见的电子产品,通常用到mcu、dsp、fpga来作为产品设计的控制系统,这类控制系统通常为低压输入级(通常在12v以下),如5v、3.3v、1.8v等常用电压值,为了满足这一需求通常在电源芯片领域就需要用到二次降压,ac-dc之后,产品端需要根据不同的应用需求来匹配合适的二次降压产品。
常用的二次降压产品有ldo和buck开关稳压器。但这两类产品都有自己的优缺点。
当输入输出压差较大时,如果用到ldo,那么就要考虑功率损耗的问题,通常情况下封装越大,能支持的损耗越大,发热量也越大,效率有限、带载有限;在这种情况下就可以采用buck电路加ldo的方式,来给mcu、dsp、fpga供电,将压差先降下来。
而且像一些4g、5g、wifi、rf等模块在处理信号传输的时候电流也比较高,ldo一般无法支持,这时候就需要用到buck电路,微盟电子的dc-dc降压系列产品,就能很好的满足需求。
以下是buck电路的基本工作原理:
buck电路,又称降压电路,其基本特征是dc-dc转换电路,输出电压低于输入电压。
此电路的工作原理是:当开关管q1驱动为高电平时,开关管导通,储能电感l1被充磁,流经电感的电流线性增加,同时给电容c1充电,给负载r1提供能量;当开关管q1驱动为低电平时,开关管关断,储能电感l1通过续流二极管放电,电感电流线性减少,输出电压靠输出滤波电容c1放电以及减小的电感电流维持。
讲完buck电路的基础电路以及工作原理,再来讲讲他们的控制模式,只有了解了控制模式,我们在应用选取时才能更好的选型。
在过去人们通常采用电压模式和电流模式,这些都有一定的优缺点,优点就是:稳定的工作频率、成熟的技术,缺点就是:对快速负载步阶的反应较慢、需误差放大器补偿、需斜率补偿。
近年来网络信息化产品的不断更新,电源管理芯片也做了一定的提升,微盟电子新推出的buck电路多采用cmcot架构(电流模式和恒定导通时间同时控制的控制模式)。
先来看看微盟电子me3110的内部架构:
cmcot降压转换器高侧mos会恒定导通一段预定导通时间,占空比是借着改变高侧mos的关断时间而调整的。
cmcot转换器也包含了电流检测及误差放大器,较不易受噪声影响,特别是在低占空比的情况之下,因为系统不需要等待下一个频率来到,所以能较快速地反应突然的步阶负载。
当输出电流降低,误差放大器的输出电压会上升,且上升至电流的下降斜率时,一个新的导通时间周期就会启动,使转换器之电流再次上升,增强了输出的稳定性。
此架构的优势比较明显:快速反应负载步阶的变化、低侧电流检测、最低导通时间小、占空比可较低、无需斜率补偿。
对于产品设计来说,可以很好的节约空间,外围简单,对于产品应用来讲可以很好的满足客户负载的变化,我们可以详细看看微盟电子me3110的负载响应变化图:
这种结构能做到高效以及快速响应。

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