电压转换的级联和混合分不清？看几个示例就明白了
如果将一个降压转换器（降压器）用于此单一转换步骤，如图 1 所示，会出现小占空比的问题。
图1. 通过单一转换步骤将电压从48 V降至3.3 V
占空比反映导通时间（当主 开关导通时）和断开时间（当主开关断开时）之间的关系。降压转换器的占空比由以下公式定义：
当输入电压为48 V而输出电压为3.3 V时，占空比约为7%。
这意味着在1 MHz（每个开关周期为1000 ns）的开关频率下， Q1开关的导通时间仅有70 ns。然后，Q1开关断开930 ns，Q2导通。对于这样的电路，必须选择允许最小导通时间为70 ns或更短的开关稳压器。如果选择这样一种器件，又会有另一个挑战。
通常，当以非常小的占空比运行时，降压调节器的转换效率会降低。这是因为可用来在电感中存储能量的时间非常短。电感器需要在较长的关断时间内提供能量。这通常会导致电路中的峰值电流非常高。为了降低这些电流，L1的电感需要相对较大。这是由于在导通时间内，一个大电压差会施加于图1 的L1两端。
在这个例子中，导通时间内电感两端的电压约为44.7 V，开关节点一侧的电压为48 V，输出端电压为3.3 V。电感电流通过以下公式计算：
如果电感两端有高电压，在电感不变的情况下，电感中的电流会在固定时间内上升。为了减小电感峰值电流，需要选择较高的电感值。然而，更高的电感值会增加功率损耗。在这样的电压转换条件下，ADI 公司的高效率 LTM8027 µModule®稳压器模块在4 A输出电流时仅实现80%的转换效率。
目前，非常常见且更高效的提高转换效率的电路解决方案是利用一个中间电压。图2显示了一个使用两个高效率降压调节器的级联设置。第一步是将48 V电压转换为12 V，然后在第二转换步骤中将该电压转换为3.3 V。当从48 V降至12 V时，LTM8027μModule稳压器模块的总转换效率超过92%。第二转换步骤利用 LTM4624将12 V降至3.3 V，转换效率为90%。这种方案的总转换效率为83%，比图1中的直接转换效率高出3%。
图2. 电压分两步从48 V降至3.3 V，包括一个12 V中间电压
这可能相当令人惊讶，因为3.3 V输出上的所有功率都需要通过两个独立的开关稳压器电路。图1所示电路的效率较低，原因是占空比较短，导致电感峰值电流较高。
比较单步降压架构与中间总线架构时，除转换效率外，还有很多其他方面需要考虑。
这个基本问题的另一种解决方案是采用 ADI 公司的新型混合降压控制器 LTC7821，它将电荷泵与降压调节结合在一起。这使得占空比达到2倍的 VIN/VOUT，因此可以在非常高的转换效率下实现非常高的降压比。
图3显示了LTC7821的电路设置。它是一款混合式同步降压型控制器，其中结合了电荷泵（用以将输入电压减半）和采用降压拓扑结构的同步降压转换器。利用它在500 kHz开关频率下将48 V转换为12 V时，转换效率超过97%。其他架构只有在低得多的开关频率时才能实现如此高效率，而且需要较大电感。
图3. 混合式降压转换器的电路设计
需要使用四个外部开关晶体管。在工作期间，电容C1和C2执行电荷泵功能。以这种方式产生的电压通过同步降压功能转换为精确调节的输出电压。为了优化EMC特性，电荷泵采用软开关操作。
电荷泵和降压拓扑的组合具有以下优点：
对于电荷泵，许多开发人员假定功率输出限制约为100 mW。采用 LTC7821 的混合式转换器开关设计的电路可以提供高达25 A的输出电流。为了获得更高的性能，多个LTC7821控制器可以连成并联多相配置，并且频率同步以分担整体负载。
图4. 在500 kHz开关频率下将48 V转换为5 V的典型转换效率
混合式降压控制器以紧凑的形式提供非常高的转换效率。相对于采用中间总线电压的分立式两级开关稳压器设计，以及以非常低占空比工作的单级转换器，它提供了另一种有趣的解决方案。有些设计人员更喜欢级联架构，有些则喜欢混合架构。运用这两种选择，每个设计都应当能成功。
↓↓↓ 三连一下，天天好心情！
推荐帖子
- ADI专家解读软件定义无线电火爆的技术“基因”
- 对于大众，软件定义无线电（SDR）是非常“高大上”的话题，而即使对于绝大部分电子技术工程师而言，也依然有点阳春白雪的感觉。事实上，这个技术提出二三十年来，受限于高昂的成本和复杂的技术实现方案，一直以来是军事应用的独宠，知名的应用包括美军联合战术无线电系统(JTRS)计划。在不久前举办的易维讯媒体产业论坛上，ADI渠道管理及新兴市场事业部高级客户应用经理章新明(Eagle)发表了“软件定义无线电的创新应用”的专题演讲。演讲中，Eagle以ADI在2013年开始陆续推出的A
-
雨中
ADI参考电路
ADI参考电路- BC7281B data 脚不能变低的问题。
- 我用的是S3C2410的板子，用GPIO控制DATA,CLK和KEY，写入数据时，BC7281B时钟信号正常，就是data脚总是高电平，握手无法建立，查看以前的帖子有人问过但没有解决，不知到有没有人遇到同样的问题，怎么解决？很郁闷，多谢了！！！！BC7281Bdata脚不能变低的问题。
-
infree
嵌入式系统
- 串口通讯
- 我这有个串口问题想请教。。设备有一套协议，根据协议，用测试软件发送指令，设备没任何反应，而客户那是经过测试过的，设备和测试软件正常。为什么到我这就不正常了？和我机器串口设置有关系吗？当然，串口的波特率效验什么的测试软件已经设置好。不知如何处理了。。谢谢！~串口通讯先用串口调试助手按协议发一个指令看看有没有应答以确定是不是测试软件的问题.与机器串口设置有关系,波特率,奇偶校验位等都有关系.引用1楼tcdzyq的回复:先用串口调试助手按协议发一个指令看看有没有应答以确定是不
-
logic1231
嵌入式系统
- 【ATmega4809 Curiosity Nano测评】串口应用初步：通过串口打印正弦字符串
- 最近一直在忙CAN总线的项目，所以没有及时更新对ATMEGA4809的相关更新，现在把一些基础的东西更新的论坛里面来，希望能对大家有一些帮助。相信大家通过阅读其他大神的帖子已经对一些基本的操作已经有所掌握，所以在这里我直接把我的一些测试发到这里面来，后续会发一些关于CAN总线与ATMEGA4809相结合的帖子，希望对大家能够有所帮助。对串口的应用首先应该对管脚有一个正确的配置，如下图PB0、PB1,作为自带的串口大家还是要进行选择的，另外可以选择PF5作为与串口同步工作的L
-
desk1983
Microchip MCU
- 找DC-DC电源芯片国产替代
- 想请教一下各位大神，LM5117的电源芯片国产有好的替代不？（工业级）找DC-DC电源芯片国产替代完全能替代的没有可以根据自己的需要，重新设计电路用国产的宽输入电压的降压芯片一、SL3041芯片概述SL3041是一款高性能、高可靠性的降压恒压芯片，其最大耐压值高达100V，能够在宽电压范围内稳定工作。该芯片采用先进的制造工艺和电路设计，具有高效率、低噪声、低纹波和低功耗等特点，适用于各种储能电源和电子设备中的电源管理需求。二、SL3041芯片的性能参数1.输入电压
-
夕阳无限好
开关电源学习小组
京公网安备 11010802033920号