DCDC降压电路学习记录

一.输出建立过程分析

BUCK电路的基本原理就不说了,首先来分析一个BUCK电路它到输出电压稳定这个过程是如何建立起来的。

假设输入电压15V输出电压5V,达到稳态时的电流为3A。它的基本电路如图所示
在这里插入图片描述

当输入端上电,控制电路就工作起来,MOS管开始工作;当需要5V,3A输出时,稳态时PWM的占空比为0.3,但是刚开始时PWM占空比是从0开始,通过若干个pwm周期加到0.3的,完成一个软启动,这样不会对整个系统造成大的冲击电流,PWM波形如下图所示。
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同时输出电流和输出电压也是一个缓慢变化过程,如下图所示
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电感电流波形如下图所示
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图a
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图b
图a中电感电流上升斜率大于下降斜率,电感电流由断续模式慢慢过渡到连续模式。
开始时候占空比很小

电源DCDC(直流 - 直流)电路的测试项目及具体测试方法如下: ### 输出电压精度测试 检查DCDC电路输出电压是否在规定的精度范围内。使用高精度万用表测量输出电压,在不同负载条件下(如轻载、满载)进行多次测量。将万用表的探针连接到DCDC电路的输出端,确保连接良好且无松动。记录不同负载下的输出电压值,与标称值进行比较,计算误差。一般要求误差在±(0.5% - 2%)以内。例如,标称输出电压为5V,误差应在4.975V - 5.025V(按±0.5%计算)范围内。 ### 负载调整率测试 负载调整率反映了DCDC电路在负载变化时输出电压的稳定能力。先在轻载(如10%满载电流)下测量输出电压V1,然后在满载(100%满载电流)下测量输出电压V2。负载调整率计算公式为:负载调整率 = [(V1 - V2) / V2] × 100%。通常要求负载调整率小于1% - 3%。测试时,使用电子负载模拟不同的负载电流,逐步增加负载电流从10%到100%,记录相应的输出电压值。 ### 线性调整率测试 线性调整率体现了输入电压变化时输出电压的稳定性。固定负载电流,改变输入电压(在规定的输入电压范围内,如输入电压从最小值变化到最大值),测量不同输入电压下的输出电压。线性调整率计算公式为:线性调整率 = [(Vmax - Vmin) / Vnom] × 100%,其中Vmax和Vmin分别是不同输入电压下输出电压的最大值和最小值,Vnom是标称输出电压。一般要求线性调整率小于1% - 2%。 ### 效率测试 效率是衡量DCDC电路能量转换效率的重要指标。使用功率计分别测量输入功率Pin和输出功率Pout。效率计算公式为:效率 = (Pout / Pin) × 100%。在不同负载条件下(如20%、50%、80%、100%满载电流)进行测试。测试时,确保功率计的测量精度,记录不同负载下的输入功率和输出功率值,计算相应的效率。一般DCDC电路的效率应在80% - 95%以上。 ### 纹波和噪声测试 纹波和噪声是叠加在输出直流电压上的交流成分。使用示波器测量输出电压的纹波和噪声。将示波器的探头连接到DCDC电路的输出端,设置合适的带宽(一般为20MHz)和垂直灵敏度。观察示波器上的波形,测量纹波的峰 - 峰值。一般要求输出电压纹波峰 - 峰值在几十mV以内,具体数值根据应用要求而定。为了更准确地测量噪声,可以使用低通滤波器滤除高频成分。 ### 开关频率测试 开关频率是DCDC电路的重要参数之一。使用示波器测量开关管的栅极或漏极信号(对于降压DCDC电路),观察信号的周期性变化。通过示波器的频率测量功能读取开关频率值。开关频率应符合电路设计要求,一般在几百kHz到几MHz之间。 ### 动态响应测试 动态响应测试用于评估DCDC电路在负载突然变化时的响应能力。使用电子负载快速改变负载电流(如从20%满载电流突然跳到80%满载电流,再从80%满载电流突然跳到20%满载电流),同时使用示波器观察输出电压的变化。测量输出电压的过冲和下冲幅度以及恢复时间。一般要求过冲和下冲幅度在输出电压的±5% - 10%以内,恢复时间在几十μs到几百μs之间。 ### 温度测试 温度测试可以评估DCDC电路在工作时的散热情况和可靠性。使用温度传感器(如热电偶或红外温度计)测量DCDC电路中关键元件(如开关管、电感、二极管等)的温度。在不同负载条件下(如轻载、满载)进行测试,记录元件的温度变化。一般要求元件的工作温度不超过其额定温度范围。例如,开关管的额定温度为125°C,测试时其工作温度应低于125°C。 以下是一个简单的Python代码示例,用于模拟记录不同测试项目的数据: ```python # 模拟DCDC电路测试数据记录 test_items = ["输出电压精度", "负载调整率", "线性调整率", "效率", "纹波和噪声", "开关频率", "动态响应", "温度"] test_results = {} # 模拟测试结果 for item in test_items: if item == "输出电压精度": test_results[item] = 0.8 # 假设误差为0.8% elif item == "负载调整率": test_results[item] = 1.2 # 假设负载调整率为1.2% elif item == "线性调整率": test_results[item] = 1.0 # 假设线性调整率为1.0% elif item == "效率": test_results[item] = 90 # 假设效率为90% elif item == "纹波和噪声": test_results[item] = 30 # 假设纹波峰 - 峰值为30mV elif item == "开关频率": test_results[item] = 500 # 假设开关频率为500kHz elif item == "动态响应": test_results[item] = {"过冲幅度": 5, "恢复时间": 100} # 假设过冲幅度为5%,恢复时间为100μs elif item == "温度": test_results[item] = 80 # 假设关键元件温度为80°C # 打印测试结果 for item, result in test_results.items(): print(f"{item}: {result}") ```
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