欢迎光临上海国际ag旗舰厅电子科技有限公司
-->
返回列表
您当前的位置:国际ag旗舰厅 > 新闻动态 > 行业新闻 >

通过下降电源对电容的请求来管理MLCC欠缺题目

时间:2017-11-11 05:16 来源:国际ag旗舰厅 点击:

  )供不应求。很大部分原因是因为手机的电子复杂性提高、电动汽车的销售量增加,以及全球各行各业电子内容的扩展。相比几年前,一些智能手机的MLCC用量翻了一番;相比使用典型的现代的汽车,电动汽车的MLCC用量增加至少4倍(图1)。MLCC从2016年底开始缺货,这使得生产大电容值产品(几十µF或更高)变得尤其困难,而最新电子器件采用的高能电源需要这种电容才能运行。

  图1.全球范围内电动汽车(a)和手机(b)对MLCC的用量增加,但生产量没有相应增加,导致MLCC缺货。1

  输入电容:除了稳定输入电压之外,它还被用于输入电流的即时供应。一般在几μF到几十μF之间。

  操作产生的噪声和来自其他电路的噪声。一般在0.01 μF到0.1 μF之间。

  补偿电容:保证反馈回路中的相位裕量并防止振荡。通常为几百pF或几十nF。有些开关稳压器IC中采用了补偿电容。

  降低电容的最好方法是想办法最小化输出电容的数量。本文接下来将介绍减少输入电容的策略方法,然后介绍降低旁路电容要求,以及,在一定程度上,减少输入电容的解决方案。

  图3a显示的是典型的电流模式降压变换器的框图,下部电路区域表示反馈回路和补偿电路。

  反馈回路的特性如图3b所示。回路增益为0 dB(增益=1)时的频率被称为交越频率(fC)。交越频率越高,稳压器的负载阶跃响应性能越出色。例如,图4显示的是支持负载电流从1A快速增加到5A的稳压器的负载阶跃响应。所示结果对应的交越频率为20 kHz和50 kHz,分别导致60 mV和32 mV压降。

  从表面上看,提高交越频率似乎是个简单方法:可以通过最小化输出压降来改善负载阶跃响应,从而减少输出电容数量。但是,提高交越频率会导致两个问题。第一,需要保证反馈回路具备足够的相位裕量,以防止振荡。一般来说,采用该交越频率时,需要45°或更高(最好是60°或以上)的相位裕量。

  第二,需要注意开关频率(fSW)和fc之间的关系。如果它们的幅度相当,负反馈会响应输出电压波纹,从而影响到稳定运行。作为一项指导,可以将交越频率设置为开关频率的1/5(或更低),如图5所示。

  图5.如果开关频率和控制回路交越频率太过接近,负反馈可能响应输出电压波纹。最好是让交越频率低于开关频率1/5。

  要增加交越频率,需要同时增加开关频率,但是,这会导致顶部和底部FET的开关损耗增加,会降低转换效率和产生更多热量。在电容上实现的节省会因为增加散热元件带来的复杂性抵消:比如鳍状散热器、风扇或额外的板空间。

  是否能够在高频率下保持高效率?答案是肯定的。使用ADI公司提供的Power byLinear™稳压器IC就可以达到这种效果,这些稳压器IC采用独特的FET控制功能,在更高开关频率下也能保持高效率(图6)。

  例如,LT8640S 6 A输出降压稳压器在操作频率为2 MHz时(12V输入和5V输出),在整个负载范围内(0.5 A至6 A)能保持高于90%的效率。

  这个稳压器也可以通过减少电流波纹(ΔIL)来降低电容要求,从而降低输出波纹电压(ΔVOUT),如图7所示。或者,使用更小的电感。

  开关频率更高时,可以增加交越频率,以改善负载阶跃响应和负载调整,如图8所示。

  图6.Power by Linear稳压器与竞争产品。对于典型的稳压器,开关频率增高时,效率会下降。ADI的Power by Linear稳压器可以在非常高的操作频率下保持高效率,因而支持使用值更小的输出电容。

  如果减少旁路电容的数量,会如何?旁路电容主要被用于吸收开关操作产生的噪声。如果能从其他方面降低开关噪声,就可以减少旁路电容的数量。有一个特别简单的方法可以实现这种效果,即使用Silent Switcher®稳压器。

  Silent Switcher稳压器如何降低开关噪声?开关稳压器具有两个电流回路:顶部FET开启,底部FET关闭(红色回路);顶部FET关闭,底部FET开启(蓝色回路),如图9所示。热回路传输完全开关的交流电流,也就是说,从0切换到IPEAK,然后回到0。它具备最高的交流和EMI能源,会产生最强变化的磁场。

  可以使用压摆率控制来降低栅级信号变化的频率(降低di/dt),以便抑制开关噪声。这种方法虽然能够抑制噪声,但会增加开关损耗,导致产生更多热量,在之前所述的高开关频率下尤其如此。压摆率控制在某些条件下是有效的,ADI公司也提供包含这种控制的解决方案。

  Silent Switcher稳压器可以抑制热回路中产生的电磁噪声,但不是使用压摆率控制。而是将VIN引脚一分为二,令热回路可以分成两个对称的热回路。产生的磁场被限制在靠近IC的区域,其他位置大幅降。


上一篇:2020-2026年中邦电源整流变压器行业商场发出现状
下一篇:适配器_百度百科