并联变换器的设计考虑

     变换器并联的数量典型地可达三个,还能保持电路总性能很高的可信度｡然而应注意,带稳压输出的变换器不能并联连接｡因为我们无法保证器件间的输出电压能足够精确地匹配使其处于内部线性稳压器的容差之内｡否则,其中一个变换器就会过载｡因此,当要求高功率稳压电源适配器时,最好是并联未稳压的变换器,然后附加一个外稳压器｡

      DC/DC变换器是一种会产生噪声的器件｡因此,在设计､选择器件时,应将滤波器考虑在内｡应选用采用脉冲调频或固定频率的变换器｡在脉冲调频方案中,当随负载条件调整脉冲间隔时,会有较大的频率范围,从而导致复杂的滤波要求｡固定频率变换器则因其频率固定能极大地简化滤波器的设计｡

      设计固定频率变换器的滤波电路应遵循一定的准则｡为了减少输入､输出的纹波电压,总是采用无源LC网络以减少电阻性的功率损耗｡选好电感是设计LC网络的关键｡这里有条有用的经验法则:首先,电感的自振频率应大大高于变换器的特征频率;其次,电感的电阻性损耗要在许可的范围之内;再者,电感本身的标称电流约取输出电流的两倍

  3.其他注意事项

  (1)浪涌电流

浪涌电流是变换器在开关导通时形成的电流｡这个开关电源适配器隐含的电流严重时会损坏器(1)浪涌电流件｡幸运的是,输入端接入一个电感不仅有助于过滤器件开关电路产生的噪声,而且还能限制浪涌电流｡为了充分认识限制浪涌电流的重要性,下面做一些简单的分析｡变换器未接入电感时,输入电流可用下式来计算:

  i=(U-t/rc)/R

式中:U是输出电压;t是时间间隔;R是与印制板走线和连接线相关的电阻;C则是变换器的输入电容｡当器件初始状态处于导通时,I=U/R｡例如,对于5V电源适配器输入低功率变换器，假定走线与连线电阻为50mn,浪涌电流可达100A,无疑这对器件是一个很大威胁。

(2) 输人电压跌落

采用变换器成品组件时,设计者还要考虑如何对付输入电压的跌落｡输入电压跌落有多种原因,诸如其他电路遭遇瞬时大电流,或者器件在“热”状态下切换｡在这些情况下,一个简单的二极管一电容组合能有效地防止输出电路受其影响,如图2-81所示。

  该电路中,输入电压通过二极管向一个存储电容送电,电容为变换器提供一个短期的电流存储源，二极管切断电源适配器输入端的放电路径｡在并联器件结构DCDC变换器中,二极管切断电源适配器输人端的放电路径｡在并联器件结构中,二极管上的电压降也是十分宝贵的｡因此,推荐使用肖特基二极管。

图2-81抗电压跌落的二极管一电容组合

(3) 电源适配器过载保护

虽然滤波器能防止通电时的过量电流,然而在正常条件下对输出电流过量,甚至短路不能起到有效的保护作用｡发生这类情况时,变换器总是试图增加输入电流来满足输出的要求。这样器件就会过热,最终导致器件损坏。

防止输出过载的最简单易行的方法是使用保险丝｡保险丝的余量应足够大,以免开机时被浪涌电流烧断｡当然最好是使用其他一些简单的断路电路,如检测输入电流或输出电压过载提供的智能化方案｡如果功率管理方案设置在输入边,信号应与功率控制器隔离以确保系统的隔离性｡最常用的保护检测电路是光电隔离型与热敏电阻检测型｡在后一种方案中,热敏电阻或其他热敏器件应尽可能安装在被检测电阻的附近｡这样在起到隔离作用的同时,又能增加保护灵敏度。

(4) 电源适配器变换器的漏电流

在DPA应用中使用变换器成品组件时,设计者还必须计算器件的漏电流｡在电流型隔离的场合,器件中隔离元件存在一个电容,它表明输入与输出间的耦合度｡利用这个阻抗即可计算输入与输出电路间的漏电流｡假定隔离电容C.与测试频率f是已知的,隔离阻抗则由下式确定:

Zf=1/j2πfCis

再从测试电压便可计算出漏电流l1｡上式表明,测试电压越大,漏电流越大;隔离电容越小,则漏电流越小｡因此,设计者应选择低隔离电容､高隔离度的DC/DC变换器

(5) 电源适配器温度考虑

变换器是发热器件,温度指标对成功的PDA设计也是十分重要的｡这里,我们必须正确区分“工作温度范围”与“指标温度范围”两个术语的含义｡指标温度范围是指能保证器件主要性能指标,如标称功率和噪声输出的温度范围｡工作温度范围通常要比指标温度范围大,表明变换器尚能工作的整个温度范围｡例如,某些变换器的指标温度范围仅为0℃~70℃,而声称工作温度范围为-40℃~85℃｡其实,85℃时的噪声指标已是正常值的两倍｡另有一种表示方法,器件规定工作温度范围为-25℃~75℃,但高于60℃时温度每增高1℃,噪声指标按3%递增,最高工作温度为75℃｡按此推算,到最高温度时噪声指标也约为正常值的两倍｡