大家好,我是山羊君。
DCDC模块是用的广泛的一类电路了吧,因为你不管是什么产品,可能功能单元不同,比如说有的有Flash,有的有NAND,有的有5G,有的则是另外的功能模块,但是这些功能模块的运行都离不开电源,所以DCDC模块自然就用的会非常多。
那DCDC模块是什么,以及选型时需要考虑哪些参数呢,最近在使用DCDC芯片电源的时候,就想到是不是可以详细来讲讲DCDC选型的一些事情,下面就一起来讨论讨论DCDC模块的那些事项,共同交流。
大家好,我是山羊君。
DCDC模块是用的广泛的一类电路了吧,因为你不管是什么产品,可能功能单元不同,比如说有的有Flash,有的有NAND,有的有5G,有的则是另外的功能模块,但是这些功能模块的运行都离不开电源,所以DCDC模块自然就用的会非常多。
那DCDC模块是什么,以及选型时需要考虑哪些参数呢,最近在使用DCDC芯片电源的时候,就想到是不是可以详细来讲讲DCDC选型的一些事情,下面就一起来讨论讨论DCDC模块的那些事项,共同交流。
DCDC是我们电路中用得很多的电源转换模块,指的是直流转直流,把一种电压变为另外一种电压,从而满足设计者想要的设计效果。一般情况下,DCDC会由包括向控制芯片,电感,电容,二极管,三极管等等一起构成。
所以也就是不能单看DCDC芯片就能判断整个DCDC模块具有一个好的性能,像是外围器件电感,电容,三极管等等都会影响整个电源的性能表现,当然还有布局布线同样也是一个重要的因素,整体是需要综合考虑的。
DCDC的好处就是引入了控制芯片,所以不需要用一堆基本元件去转换再转换占用大量的元器件和空间。
可以很好的简化电路的空间(当然空间占用整体还是比不过LDO小的),利用好DCDC可以很好的缩短设计周期,并且在很多领域包括像工业设备,消费类电子,通讯设备,仪器仪表等等都大量使用DCDC电源模块。
DCDC整体的特点主打的就是转换效率高和灵活,转换效率好的可以达到95%以上,并且适应的电压范围宽,不管是升压还是降压,都可以灵活去调。
那DCDC有哪些调制方式呢,常见的控制方式如PWM脉冲宽度调制,PFM脉冲频率调制方式。
也就是我们常说说的PWM,它的开关脉冲频率是一定的,然后通过改变高低电平的脉冲宽度来使得输出的电压达到一个稳定或变化,通常PWM调制会得到一个良好的输出电压纹波和噪声。除了DCDC中,像平时的一些风扇,也是采用PWM这种调制方式来控制转速的大小的。
它和PWM相比,就是脉冲宽度是不变的,然后通过改变脉冲输出的频率来使得输出的电压达到稳定或变化,这种方式适合一些小功耗小负载的场景。
其他的像PSM也是一种,全称Pulse Skip Modulation,是一种重载使用PWM模式,轻载时跳过部分开关周期,只在Vout跌落时发几个脉冲。
那在设计DCDC电路的时候,需要考虑哪些因素呢?
这个是就是设计的目的,不考虑也不行啊,实际设计时需要安装器件手册推荐的工作电压范围去选取供电器件,需要考虑实际的电压波动范围,保证期间的稳定性和不超过器件使用范围。
纹波是电源的一个重要的参数,需要关注一下系统运行时轻载和重载时的纹波,是不是会超过标准
输出电流也就是器件可以持续工作最大的输出电流,需要在设计电路的时候就考虑到这一因素,并留有一定的余量空间,同时器件的瞬间峰值电流也是需要考虑在内的。
瞬态响应是表示负载在激烈变化时DCDC模块是否可以及时调整来使得输出电压的稳定性,一般是电压波动越小就是越稳定。
开关频率一般在2M以内,500KHz的比较常见,并且频率高开关频率损耗会增加,就需要考虑相应的散热因素,频率比较高的一般在小电流的产品上会比较多,开关频率是和EMC息息相关的,需要在设计时就考虑到电容和电感的计算选择,防止DCDC模块的噪声或干扰问题。
EN直接决定着DCDC模块是否启动,所以EN的高低电平一定要满足系统要求,一些IC是有电压范围要求的,需要在设计时就考虑到这种电压范围,是否存在EN未作用的情况。
另外对于一些有时序要求的电路,这个引脚可能会事先预留电容,用于上电顺序控制,同时可以避免输入电源未稳定时DCDC提前启动。一些的EN引脚还会接对地电阻,这是设定DCDC允许工作的最小输入电压,需要防止输入电压过低时DCDC工作异常。
这个效率就是转换效率,需要同时关注一下轻载和重载模式,轻载一般是待机情况,可能会影响待机功率,重载则是影响温升,可能导致芯片温度过高。
反馈电压是一个比较重要的参数,是要和内部的参考相比较的,同时结合外部的反馈分压电阻,来输出不同的电压,所以这个电阻是会有精度要求的,一般在1%的范围以内,或者以厂商推荐的设计规格为准,以免未知的稳定性风险。
这个参数主要反映的是输入电压变化时输出电压的稳定性,一般可能要求最大不能超过3%。
也就是负载变化时输出电压的稳定性,因为不可避免的,实际使用时肯定是会存在负载波动大情况的。