关于新型直流-直流变换器各应用特性的技术说明

前 言

　　对当今新型品的DC-DC变换器只是在—个CMOS芯片上就可集成了高频功率MOSFET、PWM控制器、故障保护及其它控制电路，有效地节约了成本。其性能包括短路及开环保护、可编程的限流点、输入电压欠／过压保护、迟滞热关断、软启动、反馈补偿及遥控开／关机。与传统的分立设计相比，该Switch芯片可节省20多个外围元件，极大地节省了电路板空间及成本。实现了体积小、重量轻、低成本、高效率、能适合各种应用的DC-DC电源转换设计.而作为使用人员来说,熟悉或掌握懂得直流-直流变换器的应用是很重要的.为此本文将对新型直流-直流变换器应用作技术说明。

1、电源基本参数与测试方法的说明

1.1标准测试接线图见图1所示,其测试说明如下。

　*可变电源装置：
　　电压调节范围要能满足DC／DC变换器的最大输入电流和最大输出功率。

　　*示波器：
　　带宽为0-20MHz，如使用50MHz以上带宽示波器，请使用带宽限制位置(0-20MHz)。
　　*示波器探头：
　　选用带有地线环(如因距离过长而无法靠接被测变换器输出管脚，可自制地线套)的20MHz示波器探头,图2(a)为测量纹波和噪声的方法之一,为直接靠接输出端子,以避免辐射和共模噪声对测量的干扰。

　　*电压表：　
　　用于测量输出电压的电压表应是在计量有效期内的四位半或四位半以上精度的数字电压表。电压表应直接与电源输出端子连接，且连接线上不能有负载电流通过，否则会产生
测量误差。
　　*电流表：
　　在计量有效期内的三位半或四位半数字电流表。
　　*变阻器：
　　VR选用无感变阻器或电子负载，如选用有感变阻器，则要并联电容C1。
　　C1一般取10 μ F的钽电解电容，耐压大于模块变换器的输出电压。

1.2基本参数与测试方法

1.21输出电压精度：

　　在标称的输入电压和额定负载下，用高精度的直流电压表来测量输出电压。测量值与标称值之间的差值以百分比来表示就是输出电压精度，其计算公式为：

其中Uo为标称值，U为测量值。
　　1.22源效应Vov：输入电压变化引起的输出电压变化率。

　　输入电压的变化量应不超出指标书给定的条件。
　　1.23负载效应VOL：负载变化引起的输出电压变化率。

负载电流的变化量不超出指标书给定的条件。
　　1.24纹波及噪声：
　　高频开关电源的这项指标不同于线性电源。线性电源的噪声指电源内部有源器件，如运放、基准、晶体管的固有噪声在电源输出端上的反应。这种噪声主要以白噪声的形式出现，伴有一定量的开关噪声。而纹波主要指电源输出端上50Hz或100Hz，(全波或桥式整流)的成分。开关电源的纹波和噪声则如图3所示。纹波的频率(f)取决于电源的开关频率。一般情况下输入电压为上限时纹波幅度为最大。图2(b)为测量纹波及噪声的另一种方法。纹波的频率(f)取决于电源的开关频率，一般输入电压为上限值时纹波幅值最大，波形如图3所示。降低纹波可用增大滤波电容，增加LC滤波器的方法解决。噪声测量一般用示波器来进行。对示波器的要求是：带宽为0-20MHz。请注意纹波及噪声的测量方法,对输出管脚间距大的使用图2(b)所示测量方法。

　　1.25瞬态响应：
　　所有电源，当负载出现突变时，系统对这个突变的响应有一定的时间，在这个突变期间，其输出电压在瞬间会有一个“短暂失控的”过冲和跌落过程，然后再回到正常输出状态,见图4波形。过冲和跌落幅度的高低，“失控”的时间长短，是表示电源性能优劣的一个重要指标，这就是瞬态响应(动态响应)。

　　其测量的方法：用电子负载，在负载电流为额定值的25％~50％~25％，50％~75％~50％阶跃变化时，用示波器测量输出电压的最大偏差和响应时间。

2、具体应用的说明

　　应该说,各类DC-DC变换器型号均有应用技术指标。

2.1关于输入保护：
　　
　　输入保护电路由保险丝，反极性保护二极管，输入电容，瞬态抑制二极管等组成，常用的输入保护电路如图5所示。

　　
2.11保险丝

　　由于模块内部没有保险丝，通常要在模块外部使用保险丝提供安全保护，以满足国际安全规范。一般保险丝规格可选取1.5-2倍的额定输入电流，如果模块工作在一个相当宽的电压范围，保险丝应该选择大于最大输入电流，最大输入电流一般是在输入电压最低的时候。连接输入至模块的导线应该能流过1.5倍保险丝值的电流而不熔断，如果输入线中有一条是连到机壳地或保护地，那么保险丝应连在另一条输入线中。

　　是否选择一个快速熔断的保险丝取决于具体的应用。一股来说一个普通的保险丝能提供足够的保护，模块内部可以处理短路期间的一些瞬态错误，但在热备份的应用中，我们荐使用快速保险丝，以防失效的模块将输入母线短路。
　　
2.12输入电容
　　
　　在模块的输入端应加装一只电解电容，它一方面可降低哄电电源的阻抗，使模块能可靠的工作；另一方面可吸收模映输入端的电压尖峰，减小反射干扰。另外在输入母线上出现电压瞬态时(因短路或意外导致的电压瞬间跌落)，给模块提供一定时间的持续电压。
　　
　　选择电容时，除考虑脉动电流、电压和维持时间外，应该选择低等效串联电阻(ESR)的电容，或使用小容量高频电容与大容量低频电容并联使用。
　　
2.13输入瞬间过压保护
　
　　输入瞬间过压保护可加装一只瞬态抑制二极管或瞬态吸枚器(金属—氧化物压敏电阻)，这只二极管或压敏电阻，应改在电解电容前面，瞬态保护在低压时用二极管，高压时用
压敏电阻。瞬态抑制二极管的选择可参考下表1。