電池供電DC/DC轉換器選擇技巧
發布時間:2008-10-14 來源:International Power公司
中心論題:
- 蓄電池和電池供電要求。
- 電池和蓄電池使用時的環境因素。
- 高效的雙軌穩壓電源介紹。
- SMD 係列的開關穩壓器不需要散熱器減小元件尺寸。
- 在補償輸入端接一個外部電阻器實現在 ±50% 範圍內調整額定輸出電壓。
- 微控製器將轉換器置於備用模式下大大降低供耗。
與通用電源供電的應用場合不同,用蓄電池和電池供電時,對直流 / 直流轉換器有些額外的要求。首先要求效率非常高、備用情況下剩餘電流低、機殼尺寸也要很小。直流 /直流轉換器中不需要電隔離,因為電池本身就是隔離的電源, Recom 的 R-78 係列開關穩壓器很適合此類應用。
另ling一yi重zhong要yao因yin素su是shi開kai關guan穩wen壓ya器qi的de輸shu入ru電dian壓ya範fan圍wei。蓄xu電dian池chi的de充chong電dian電dian壓ya總zong是shi要yao比bi正zheng常chang輸shu出chu電dian壓ya高gao,而er且qie剛gang充chong完wan的de電dian池chi輸shu出chu電dian壓ya會hui比bi標biao準zhun值zhi高gao。這zhe就jiu是shi說shuo,在zai確que定ding開kai關guan穩wen壓ya器qi的de輸shu入ru電dian壓ya範fan圍wei條tiao件jian時shi,即ji使shi電dian池chi沒mei有you就jiu地di充chong電dian,也ye必bi須xu考kao慮lv到dao充chong滿man電dian時shi的de充chong電dian電dian壓ya。在zai放fang電dian周zhou期qi的de末mo段duan,隨sui著zhe電dian池chi元yuan件jian耗hao完wan電dian並bing停ting止zhi供gong電dian,電dian池chi電dian壓ya會hui急ji劇ju下xia降jiang,因yin此ci,蓄xu電dian池chi輸shu出chu電dian壓ya會hui每mei次ci很hen快kuai地di降jiang低di一yi個ge電dian池chi元yuan件jian的de單dan位wei電dian壓ya。如ru果guo輸shu入ru電dian壓ya低di限xian不bu高gao,蓄xu電dian池chi組zu的de剩sheng餘yu電dian能neng仍reng可ke繼ji續xu使shi用yong。
由於電池和蓄電池經常在無控製的環境中使用,所以必須考慮環境因素。係統必須密閉在一個防塵、水(shui)密(mi)的(de)機(ji)殼(ke)裏(li)。內(nei)部(bu)元(yuan)件(jian)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)不(bu)太(tai)容(rong)易(yi)散(san)發(fa)出(chu)去(qu),而(er)散(san)熱(re)器(qi)並(bing)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu),因(yin)為(wei)在(zai)機(ji)殼(ke)內(nei)空(kong)氣(qi)流(liu)通(tong)很(hen)差(cha)。最(zui)好(hao)首(shou)先(xian)就(jiu)避(bi)免(mian)產(chan)生(sheng)熱(re)量(liang),而(er)不(bu)是(shi)增(zeng)加(jia)複(fu)雜(za)性(xing)、成(cheng)本(ben)和(he)重(zhong)量(liang),以(yi)此(ci)來(lai)讓(rang)廢(fei)熱(re)從(cong)密(mi)封(feng)的(de)機(ji)殼(ke)裏(li)散(san)發(fa)出(chu)去(qu)。換(huan)流(liu)效(xiao)率(lv)哪(na)怕(pa)隻(zhi)降(jiang)低(di)很(hen)小(xiao)的(de)一(yi)點(dian)都(dou)會(hui)導(dao)致(zhi)出(chu)現(xian)過(guo)熱(re)問(wen)題(ti),所(suo)以(yi),經(jing)常(chang)要(yao)求(qiu)效(xiao)率(lv)達(da)到(dao) 95% 以上。由於低功率轉換器的典型效率約為 80% ,所以在應用中隻有絕對必須的情況下才可以使用隔離的轉換器,而開關穩壓器本質上是一種低損耗設備,效率可達 97% 。
在使用電池和蓄電器的場合幾乎總是要求元件尺寸要小,這裏 SMD 係列的開關穩壓器非常適合。由於它效率高,所以不需要散熱器。在標準配置中,不需要有額外的外部元件。在補償輸入( TRIM INPUT )端接一個外部電阻器,就可以在 ±50% 範圍內調整額定輸出電壓。遠程開 / 關功能對於蓄電池或電池供電的應用場合也很有用。通過一個外部信號(例如微控製器)可將轉換器置於備用模式下,從而大大降低供耗。備用狀態下開關穩壓器耗電為 20µA ,大約相當於蓄電池的自放電電流。
在許多應用中(如采用傳感器的應用場合),需要另外有一個負(供電)軌,它所需電流一般比正供電軌小。迄今為止,常見的解決辦法是使用一個帶有雙輸出的隔離的直流 /直流轉換器。即使不需要隔離,由於電負荷不對稱,效率相對會低一些,這也會產生前麵所說的過熱問題。下麵的應用中演示了如何用 Recom 的開關穩壓器產生負和正雙軌的輸出, 圖 1 顯示了用正電壓產生負電壓的基本應用圖。
表 1 顯示了標準輸出和負輸出模式下 R-78xx 開關穩壓器的管腳輸出。兩個輸出極性的運行模式不同,因此電參數也不相同。即便如此,仍有可能達到 91% 的效率,這使它比隔離的轉換器相比很有優勢。可通過安排基本電路實現幾種不同的電源配置,但最常見的配置是圖 2 所示的高效的雙軌穩壓電源。
根據所需輸出電壓,輸入電壓範圍有可能達到 4:1 ,與標準的隔離轉換器比較,可以節省約 10% 的效率。通過使用這個電路,可以很容易地產生正軌和負軌電壓不相同的非對稱輸出電壓。當然,如果使用 SMD 係列的產品,就可使用輸出電壓補償和開 / 關控製這類的額外功能,使該電路更適合用於蓄電式主電源。

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