2925功放ic DC-DC外围器件选型对性能的影响

小编 2024-10-06 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。

该内容是小编转载自网络,仅供学习交流使用,如有侵权,请联系删除。如果你还想了解更多关于电子元器件的相关知识及电子元器件行业实时市场信息,敬请关注微信公众号 【上海衡丽贸易有限公司】 主要以代理:铝电解电容、薄膜电容、MOSFET、压敏电阻、保险丝等国产知名品牌元器件。

相关问答

电脑开机忽然需要用户名之类的东西,是A开头的,xp系统,有系统...

8人讨论2925次围观关注问题写回答讨论回答(8)452220132administrator密码...©2024中关村在线版权所有京ICP备14061128号{{title}}...

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...