電源模塊廠家帶你剖析常用電源電路模塊設計原理
企業采用電源模塊是為了可以節省產品開發時間，這樣企業產品可以加快生產速度更快進入市場為企業帶來利潤，由于各行業對于電源模塊的需求都是不盡相同，所以目前市場上不同供應商推出多種不同的電源模塊的設計都是有所區別的，今天我們主要帶大家了解電源降壓控制電路模塊設計、LMZ14203H 電源模塊應用電路及穩壓電源設計方案。
一、電源降壓控制電路模塊設計
電子電 路通常都工作在正穩壓輸出電壓下，而這些電壓一般都是由降壓穩壓器來提供的。如果同時還需要負輸出電壓，那么在降壓-升壓拓撲中就可以配置相同的降壓控制 器。負輸出電壓降壓-升壓有時稱之為負反向，其工作占空比為 50%，可提供相當于輸入電壓但極性相反的輸出電壓。其可以隨著輸入電壓的波動調節占空比，以―降壓或―升壓輸出電壓來維持穩壓。
圖1顯示了一款精簡型降壓-升壓電路，以及電感上出現的開關電壓。這樣一來該電路與標準降壓轉換器的相似性就會頓時明朗起來。實際上，除了輸出電壓和接地相反以外，它和降壓轉換器完全一樣。這種布局也可用于同步降壓轉換器。這就是與降壓或同步降壓轉換器端相類似的地方，因為該電路的運行與降壓轉換器不同。
FET 開關時出現在電感上的電壓不同于降壓轉換器的電壓。正如在降壓轉換器中一樣，平衡伏特-微秒 （V-μs） 乘積以防止電感飽和是非常必要的。當 FET 為開啟時（如圖1 所示的 ton 間隔），全部輸入電壓被施加至電感。這種電感―點‖側上的正電壓會引起電流斜坡上升，這就帶來電感的開啟時間 V-μs 乘積。FET 關閉 （toff） 期間，電感的電壓極性必須倒轉以維持電流，從而拉動點側為負極。電感電流斜坡下降，并流經負載和輸出電容，再經二極管返 回。電感關閉時V-μs 乘積必須等于開啟時 V-μs 乘積。由于 Vin 和 Vout 不變，因此很容易便可得出占空比 （D） 的表達式：D=Vout/（Vout “ Vin）。這種控制電路通過計算出正確的占空比來維持輸出電壓穩壓。上述表達式和圖 1 所示波形均假設運行在連續導電模式下。
降壓-升壓電感必須工作在比輸出負載電流更高的電流下。只是輸入電流與輸出電流相加。對于和輸入電壓大小相等的負輸出電壓（D = 0.5）而言，平均電感電流為輸出的2倍。有趣的是，連接輸入電容返回端的方法有兩種，其會影響輸出電容的rms電流。
典型的電容布局是在+Vin和Gnd之間，與之相反。利用這種輸入電容配置可降低輸出電容的rms 電流。然而，由于輸入電容連接至 ”Vout，因此 “Vout 上便形成了一個電容性分壓器。這就在控制器開始起作用以前，在開啟時間的輸出上形成一個正峰值。為了最小化這種影響，最佳的方法通常是使用一個比輸出電容 要小得多的輸入電容，請參見圖 2 所示的電路。輸入電容的電流在提供 dc 輸出電流和吸收平均輸入電流之間相互交替。rms電流電平在最高輸入電流的低輸入電壓時最差。因此，選擇電容器時要多加注意，不要讓其 ESR 過高。陶瓷或聚合物電容器通常是這種拓撲較為合適的選擇。
必須要選擇一個能夠以最小輸入電壓減去二極管壓降上電的控制器，而且在運行期間還必須能夠承受得住 Vin 加 Vout 的電壓。FET 和二極管還必須具有適用于這一電壓范圍的額定值。通過連接輸出接地的反饋電阻器可實現對輸出電壓的調節，這是由于控制器以負輸出電壓為參考電壓。只需精心選取少量組件的值，并稍稍改動電路，降壓控制器便可在負輸出降壓-升壓拓撲中起到雙重作用。
二、LMZ14203H 電源模塊應用電路
此篇主要介紹了LMZ14203H特性、應用范圍、參考設計電路以及電路分析，幫助大家縮短設計時間。
LMZ14203H特性：集成屏蔽電感器、簡單的印刷電路板布線、使用外部的軟啟動電容器和高精度使能端，可以實現靈活的啟動時序控制、針對浪涌電流提供保護、輸入欠壓鎖定和輸出短路故障提供保護、結溫范圍-40°C至125°C、采用整塊的裸露焊盤和標準引腳，更易于裝配和制造、低輸出電壓紋波
LMZ14203H典型應用范圍包括：中間總線轉換到12V和24V電壓軌；應用于時間受限項目；應用于空間受限/高溫場合；應用于負輸出電壓場合
LMZ14203H內部結構框圖：
LMZ14203H參考設計電路：
三、穩壓電源的設計方案
可知DC-DC變換的種類分為：隔離和非隔離。輸入輸出隔離雖然安全系數比較高，可是隔離變壓器會有漏磁和損耗等不利的缺點，從而會造成效率降低，根據本研究的要求，并沒有要求輸入輸出隔離，所以最終決定選擇的是非隔離方式，幾種方案如下：
3.1 串聯開關電路
占空比為D的PWM波控制開關管Q1，從而達到這樣的一個效果，交替導通或截止，再經L和C濾波器在負載R上得到穩定直流輸出電壓Uo。本電路屬于降壓型電路，題目要求的30--36V 的輸出電壓是實現不了的。
3.2 并聯開關電路
串聯開關電路與并聯開關電路原理很相似，但是此電路為升壓型電路，在開關導通的時候，電感開始儲能，在截止的時候，電感能量開始輸出。所以電感繞制只要是合理，就能達到題目要求的30-36V，并且輸出電壓Uo呈現連續平滑的特性。
3.3 串并聯開關電路
下面是串并聯開關電路形式，也稱為升降壓式開關電路，反轉式開關電路。無論在開關管VT1之前的脈動直流電壓，高于或低于輸出端的穩定電壓，此電路均能實現 功能。實際上，本電路是在串聯開關電路是通過在后加入一個并聯開關電路。用電感的儲能特性來實現升降壓，電路控制式比較復雜的。
考慮到本設計是只需要升壓的，所以選擇方案二。（圖6）
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