并聯變換器的設計考慮

     變換器并聯的數量典型地可達三個,還能保持電路總性能很高的可信度?然而應注意,帶穩壓輸出的變換器不能并聯連接?因為我們無法保證器件間的輸出電壓能足夠精確地匹配使其處于內部線性穩壓器的容差之內?否則,其中一個變換器就會過載?因此,當要求高功率穩壓電源適配器時,最好是并聯未穩壓的變換器,然后附加一個外穩壓器?

      DC/DC變換器是一種會產生噪聲的器件?因此,在設計?選擇器件時,應將濾波器考慮在內?應選用采用脈沖調頻或固定頻率的變換器?在脈沖調頻方案中,當隨負載條件調整脈沖間隔時,會有較大的頻率范圍,從而導致復雜的濾波要求?固定頻率變換器則因其頻率固定能極大地簡化濾波器的設計?

      設計固定頻率變換器的濾波電路應遵循一定的準則?為了減少輸入?輸出的紋波電壓,總是采用無源LC網絡以減少電阻性的功率損耗?選好電感是設計LC網絡的關鍵?這里有條有用的經驗法則:首先,電感的自振頻率應大大高于變換器的特征頻率;其次,電感的電阻性損耗要在許可的范圍之內;再者,電感本身的標稱電流約取輸出電流的兩倍

  3.其他注意事項

  (1)浪涌電流

浪涌電流是變換器在開關導通時形成的電流?這個開關電源適配器隱含的電流嚴重時會損壞器(1)浪涌電流件?幸運的是,輸入端接入一個電感不僅有助于過濾器件開關電路產生的噪聲,而且還能限制浪涌電流?為了充分認識限制浪涌電流的重要性,下面做一些簡單的分析?變換器未接入電感時,輸入電流可用下式來計算:

  i=(U-t/rc)/R

式中:U是輸出電壓;t是時間間隔;R是與印制板走線和連接線相關的電阻;C則是變換器的輸入電容?當器件初始狀態處于導通時,I=U/R?例如,對于5V電源適配器輸入低功率變換器，假定走線與連線電阻為50mn,浪涌電流可達100A,無疑這對器件是一個很大威脅。

(2) 輸人電壓跌落

采用變換器成品組件時,設計者還要考慮如何對付輸入電壓的跌落?輸入電壓跌落有多種原因,諸如其他電路遭遇瞬時大電流,或者器件在“熱”狀態下切換?在這些情況下,一個簡單的二極管一電容組合能有效地防止輸出電路受其影響,如圖2-81所示。

  該電路中,輸入電壓通過二極管向一個存儲電容送電,電容為變換器提供一個短期的電流存儲源，二極管切斷電源適配器輸入端的放電路徑?在并聯器件結構DCDC變換器中,二極管切斷電源適配器輸人端的放電路徑?在并聯器件結構中,二極管上的電壓降也是十分寶貴的?因此,推薦使用肖特基二極管。

圖2-81抗電壓跌落的二極管一電容組合

(3) 電源適配器過載保護

雖然濾波器能防止通電時的過量電流,然而在正常條件下對輸出電流過量,甚至短路不能起到有效的保護作用?發生這類情況時,變換器總是試圖增加輸入電流來滿足輸出的要求。這樣器件就會過熱,最終導致器件損壞。

防止輸出過載的最簡單易行的方法是使用保險絲?保險絲的余量應足夠大,以免開機時被浪涌電流燒斷?當然最好是使用其他一些簡單的斷路電路,如檢測輸入電流或輸出電壓過載提供的智能化方案?如果功率管理方案設置在輸入邊,信號應與功率控制器隔離以確保系統的隔離性?最常用的保護檢測電路是光電隔離型與熱敏電阻檢測型?在后一種方案中,熱敏電阻或其他熱敏器件應盡可能安裝在被檢測電阻的附近?這樣在起到隔離作用的同時,又能增加保護靈敏度。

(4) 電源適配器變換器的漏電流

在DPA應用中使用變換器成品組件時,設計者還必須計算器件的漏電流?在電流型隔離的場合,器件中隔離元件存在一個電容,它表明輸入與輸出間的耦合度?利用這個阻抗即可計算輸入與輸出電路間的漏電流?假定隔離電容C.與測試頻率f是已知的,隔離阻抗則由下式確定:

Zf=1/j2πfCis

再從測試電壓便可計算出漏電流l1?上式表明,測試電壓越大,漏電流越大;隔離電容越小,則漏電流越小?因此,設計者應選擇低隔離電容?高隔離度的DC/DC變換器

(5) 電源適配器溫度考慮

變換器是發熱器件,溫度指標對成功的PDA設計也是十分重要的?這里,我們必須正確區分“工作溫度范圍”與“指標溫度范圍”兩個術語的含義?指標溫度范圍是指能保證器件主要性能指標,如標稱功率和噪聲輸出的溫度范圍?工作溫度范圍通常要比指標溫度范圍大,表明變換器尚能工作的整個溫度范圍?例如,某些變換器的指標溫度范圍僅為0℃~70℃,而聲稱工作溫度范圍為-40℃~85℃?其實,85℃時的噪聲指標已是正常值的兩倍?另有一種表示方法,器件規定工作溫度范圍為-25℃~75℃,但高于60℃時溫度每增高1℃,噪聲指標按3%遞增,最高工作溫度為75℃?按此推算,到最高溫度時噪聲指標也約為正常值的兩倍?