2925功放ic DC-DC外围器件选型对性能的影响

小编 2024-11-25 技术分享 23 0

DC-DC外围器件选型对性能的影响

从电流纹波开始谈,随着开关的打开和闭合,升压电感器会有电流纹波。一般建议纹波电流应该低于平均电感电流的20%。电感值的选择部分取决于期望的纹波电流和反应速度。如下面公式,较高的VIN或者VOUT会增加纹波电流。电感当然必须能够在不造成磁芯饱和情况下处理峰值开关电流。

公式可以反应几个问题,1.开关频率越高,电感值就可以越小;

2. 电感值增大能减小电流纹波,但是电感增大,尺寸会变大,更重要的是电流变化会减慢,音频应用中会动态相应不佳,所以在音频中的应用一般不建议超过3.3uH。

为避免电感饱和,电感额定电流值是DCDC最大输出电流值和电感纹波电流之和。

电感的直流电阻RDC取决于材料和构造,的RDC的大小直接影响线圈的温度上升,因此尽量选择RDC小的电感。选型时也要注意电感尺寸,厚度等,因为这些跟DCR有关。例如下表是同一厂家相同材料的三个型号。

L0

size

DCR(mOhm)

Isat(A)饱和电流

2.2uH

4.9*5.2*3mm

21

8.2

2.2uH

6.8*7.3*3mm

11

14

2.2uH

6.8*7.3*1.8mm

35

7.2

再次强调,直流阻抗DCR非常重要,假设做2X5W,则电源电流大概是4A左右,直流阻抗是0.04,则电感上的功耗就要0.64W,还是很大的,所以直流阻抗对效率的影响还是很明显的。选择电感时一般建议小于30mOhm。

关于饱和电流,选择电感首先要满足电流的需求,了解芯片电感的最大电流,选择电感饱和电流,强调,这里是电感最大电流而不是电源平均电流,这里几乎相差了一倍。以2X6W功放ft2925为例,在VBAT=3.7V时电源平均电流不到4A,而电感上的最大电流在7A左右,所以选择电感时尽量选择饱和电流在7A左右的。单通道1X7W的ft2910,电感上的最大电流在3.6A左右。

线圈的总损耗除了RDC,还包括与频率相关的损耗分量,磁芯材料(磁滞损耗,涡流损耗),趋肤效应造成导体中的损耗(高频电流位移),相邻绕组的磁场损耗以及辐射损耗。所有损耗构成串联损耗电阻RS。它用于定义电感器的品质。电感线圈电抗XL与RS之比称为品质因素Q。Q越大,损耗越小,效率越高。

输出电容的选择

输出电容器的有效串联电阻和电感器值会直接影响输出纹波电压。利用电感器纹波电流和输出电容器的ESR可以估算输出电压纹,如下公式。除了考虑纹波外,就是环路的稳定性。内部补偿环路做的好,外围不需要太大的电容,电容太大会影响瞬态响应,例如很多DCDC或者集成DCDC的功放规格书上要求客户除了10uF或者22uF陶瓷外,还要加470uF以上的电解电容,目的有两个,一是需要大电容稳定环路,二是减小纹波,三是芯片内部电流能力如果不够,需要470uF大电容提供瞬间电流。大电容增加体积,另外影响了瞬态响应。大功率下TI/MPS/方泰等IC厂家一般建议100~220uF,当然靠近VOUT管脚放1uF和22uF还是必要的。

整流二极管的选择

首先二极管反向额定电压和额定电流要够,另外正向导通电压必须很低,否则二极管导通时有很大的损耗,降低DCDC的效率,特别是对便携式产品电源设计要求就会加高。

此外芯片内部MOSFET开关频率高,二极管导通到非导通速度要很快,越快效率越高。

目前一些芯片是同步的,同步整流是专用功率MOSFET取代二极管,同步能大大提高效率。用功率MOSFET整流时,要求栅极电压必须与被整流电压相位同步才能完成整流,所以叫同步整流。如果考虑温升影响,同步升压外面还是可以额外增加肖特基,以便在温度上升时外部肖特基二极管分担部分电流,提高效率,例如2X6W音频功放ft2925是同步整流,但参考电路上还是增加了一个肖特基。对于异步的DCDC,可以用两颗肖特基并联,以减小直流阻抗,与选电感同一个道理,低阻抗的二极管能提高效率。

DC-DC外围器件选型对性能的影响

从电流纹波开始谈,随着开关的打开和闭合,升压电感器会有电流纹波。一般建议纹波电流应该低于平均电感电流的20%。电感值的选择部分取决于期望的纹波电流和反应速度。如下面公式,较高的VIN或者VOUT会增加纹波电流。电感当然必须能够在不造成磁芯饱和情况下处理峰值开关电流。

公式可以反应几个问题,1.开关频率越高,电感值就可以越小;

2. 电感值增大能减小电流纹波,但是电感增大,尺寸会变大,更重要的是电流变化会减慢,音频应用中会动态相应不佳,所以在音频中的应用一般不建议超过3.3uH。

为避免电感饱和,电感额定电流值是DCDC最大输出电流值和电感纹波电流之和。

电感的直流电阻RDC取决于材料和构造,的RDC的大小直接影响线圈的温度上升,因此尽量选择RDC小的电感。选型时也要注意电感尺寸,厚度等,因为这些跟DCR有关。

再次强调,直流阻抗DCR非常重要,假设做2X5W,则电源电流大概是4A左右,直流阻抗是0.04,则电感上的功耗就要0.64W,还是很大的,所以直流阻抗对效率的影响还是很明显的。选择电感时一般建议小于30mOhm。

关于饱和电流,选择电感首先要满足电流的需求,了解芯片电感的最大电流,选择电感饱和电流,强调,这里是电感最大电流而不是电源平均电流,这里几乎相差了一倍。以2X6W功放ft2925为例,在VBAT=3.7V时电源平均电流不到4A,而电感上的最大电流在7A左右,所以选择电感时尽量选择饱和电流在7A左右的。单通道1X7W的ft2910,电感上的最大电流在3.6A左右。

线圈的总损耗除了RDC,还包括与频率相关的损耗分量,磁芯材料(磁滞损耗,涡流损耗),趋肤效应造成导体中的损耗(高频电流位移),相邻绕组的磁场损耗以及辐射损耗。所有损耗构成串联损耗电阻RS。它用于定义电感器的品质。电感线圈电抗XL与RS之比称为品质因素Q。Q越大,损耗越小,效率越高。

输出电容的选择

输出电容器的有效串联电阻和电感器值会直接影响输出纹波电压。利用电感器纹波电流和输出电容器的ESR可以估算输出电压纹,如下公式。除了考虑纹波外,就是环路的稳定性。内部补偿环路做的好,外围不需要太大的电容,电容太大会影响瞬态响应,例如很多DCDC或者集成DCDC的功放规格书上要求客户除了10uF或者22uF陶瓷外,还要加470uF以上的电解电容,目的有两个,一是需要大电容稳定环路,二是减小纹波,三是芯片内部电流能力如果不够,需要470uF大电容提供瞬间电流。大电容增加体积,另外影响了瞬态响应。大功率下TI/MPS/方泰等IC厂家一般建议100~220uF,当然靠近VOUT管脚放1uF和22uF还是必要的。

整流二极管的选择

首先二极管反向额定电压和额定电流要够,另外正向导通电压必须很低,否则二极管导通时有很大的损耗,降低DCDC的效率,特别是对便携式产品电源设计要求就会加高。

此外芯片内部MOSFET开关频率高,二极管导通到非导通速度要很快,越快效率越高。

目前一些芯片是同步的,同步整流是专用功率MOSFET取代二极管,同步能大大提高效率。用功率MOSFET整流时,要求栅极电压必须与被整流电压相位同步才能完成整流,所以叫同步整流。如果考虑温升影响,同步升压外面还是可以额外增加肖特基,以便在温度上升时外部肖特基二极管分担部分电流,提高效率,例如2X6W音频功放ft2925是同步整流,但参考电路上还是增加了一个肖特基。对于异步的DCDC,可以用两颗肖特基并联,以减小直流阻抗,与选电感同一个道理,低阻抗的二极管能提高效率。

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我想配个音箱,客厅大约35平方,选用说明牌子的音箱好点,漫...

还是电脑-功放-音响?这都没说清楚,不好选啊!有用(1)回复qq_72i4s962d1ne超...2925浏览6回答热门问题我的微信群被人举报了,肿么可以查到是谁举报的?1...