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开关电源最早起源于上世纪50年代初,以美国为代表的,历经几十年的不断发展,当代开关电源技能有了重大的进步和打破。新型功率器件的开拓促进了开关电源的高频化,功率MOSFET和IGBT可使中小型开关电源的事情频率达到400kHz(AC/DC)或1MHz(DC/DC),开关电源IC层出不穷,目前市情上DC-DC开关电源中,用MOSFET制成的300-500kHz电源,早已实用化、商业化,但是对付频率则有待进一步提高。
开关电源IC是指开关电源的脉宽掌握集成,电源靠它来调度输出电压电流的稳定,在开关带能源当中,根据不同的输出功率选择不同的拓扑构造,下面是几种常用的电路形式:
几种常用的电路拓扑
选择得当的拓扑构造要考虑以下几点:
a)输出电压是高于还是低于输入电压范围;
b)哀求输出量是多少 ;
c)是否哀求输入与输出之间有电气隔离 ;
d)输入/输出电压是不是很高 ;
e)输入/输出电流是不是很大 ;
f)通过整流器的初始最高电压和最大占空比。
一样平常开关电源芯片都支持两种电压输入形式:一为230VAC的但电压输入,另一种为85到265VAC输入。频率为50Hz和60Hz两种,应根据不同国家的电网电压确定输入电压标准现在最广泛的IC有:
1、PI(Power Integrations)
PI(Power Integrations)公司于1988年在美国加州圣何塞成立, PI公司是用于高能效电源转换的高压仿照集成电路业界的领先供应商。由于Power Integrations公司在高压集成电路方面所取得的技能创新,实现了尺寸小、构造紧凑、用于各种电子产品的高效率电源,包括用于手机充电器、打算机家用电器、电信网络设备以及其他更多运用的高效率电源,PI公司有很多系列的电源IC,例如:TOPSwitch 产品系列,资格最老,输出功率最大可以从10W-300W,适用于设计反激式电源。TOPSwitch-HX采取多模式事情,线性频率降落至30 kHz (@ 132 kHz),并采取多周期调制。TNY系列,输出功率范围从4W-36W之间;同时还有LinkSwitch 产品系列,包括LinkSwitch-3、LinkSwitch-PH、LinkSwitch-II、LinkSwitch-HP以及其他IC,LinkSwitch产品系列采取了改造性的掌握技能,可供应非常精确的输出电压和电流调节等,还有其他很多类型,PI不愧是开关电源IC的老大。我们常常用到的是PI公司的,由于它的型号浩瀚,抗滋扰性能好,但是价格高,我们在选择IC适宜要适宜自己的。
PI
2、Faichild(仙童)
仙童公司是美国的一家半导体设计与制造公司,目前总部设在缅因州南波特兰,起初只是一家航空拍照公司,同时它也是一家环球领先的元器件供应商,供应可优化系统功率的电源仿照、功率分立和光电元件,被誉为The Power Franchise的Fairchild Semiconductor可为打算、通信、消费类电子、工业和汽车等市场确当今紧张电子运用供应业界最广泛的元器件组合,Fairchild 是功率半导体的领导者和专家,在AC-DC掌握器和稳压器方面有NCP系列,NCP2000、NCP1203等,目前推出NCP2036;在DC-DC掌握器、转换器和稳压器方面有NCV系列,紧张为电池充电电路用充电掌握器和充电管理供应器件支持。
安森美半导体公司(ON Semiconductor)2015年11月宣告,将以24亿美元现金收购飞兆半导体国际公司,目前Fairchild 现在是 ON Semiconductor的一部分,今后将与ON Semiconductor一起为市场供应更丰富的产品阵容,包括功率分立、IC和电源模块,以及横跨所有电压级别的低、中、高压产品,让设计师可以拥有更灵巧多样的选择。其余还将联手ON Semiconductor拓展汽车、工业和无线等关键市场,为客户供应更强的技能和发卖支持。
3、IR(国际整流公司)
国际整流器公司 (简称IR) 是环球功率半导体和管理方案领导厂商。IR 的仿照及稠浊旗子暗记集成电路、前辈电路器件、集成功率系统和器件广泛运用于驱动高性能运算设备及降落电机的能耗 (电机乃环球最大之耗能设备) ,是浩瀚国际有名厂商开拓下一代打算机、节能电器、照明设备、汽车、卫星系统及宇航系统的电源管理基准,目前已经并入已经并入Infineon,它的系列有:
IRFBE40
IRF722
IOR5803
IRLI520G
IPS521F
1KAB40E
91MT80KB
10ETF10S
94-341
IR
4、Infineon(英飞凌)
总部位于德国Neubiberg的英飞凌科技股份公司,为当代社会的三大科技寻衅领域——高能效、移动性和安全性供应半导体和系统办理方案。在DC-DC变换器用于汽车电源方面的IC有:TLE8386-2EL、TLE8366EV、TLF50251EL、TLF50281EL、TLF50241EL等,它供应了几种切换做事运用与扩展哀求像32位MCU和气囊运用电源转换器所有的这些当中中,你可以找到升压(降压)和降压(降压)DC / DC转换器以及DC / DC转换器级联线性稳压器和跟踪内部。DC-DC转换器用于工业方面的有;IFX91041EJ V33、IFX91041EJV、IFX91041EJ V50、IFX90121EL V50等。紧张特点有:
•高效调节器
•宽电源电压事情范围
•非常低的电流花费操作
•适宜标准12V/24V powernets
•禁用主输出功能
•短路保护
•过热保护
•广泛的环境操作范围- 40C至125C
在AC-DC电源转换方面的开关电源IC有:IR25603、IRS2153DPBF、IRS21531DPBF等
英飞凌供应卓越的能源效率从几微安到兆瓦的办理方案,供应高度可靠的IGBTs、功率MOSFET、功率分立器件、保护开关,驱动IGBT模块,智能功率模块(IPM),线性稳压器、电机掌握办理方案,LED驱动器,以及所有形式的AC-DC,DC-DC,和数字电源转换等。不过这些IC我们很多人都不会用到,除非从事顶级一点电子行业的电子工程师或者硬件工程师等。
英飞凌
5、TI(德州仪器)
美国德州仪器公司(Texas Instruments,简称:TI),是天下上最大的仿照电路技能部件制造商,环球领先的半导体跨国公司,以开拓、制造、发卖半导体和打算机技能有名于世,紧张从事创新型数字旗子暗记处理与仿照电路方面的研究、制造和发卖。在开关电源方面:
一、线性稳压器 (LDO)
1、TI 线性稳压器(LDO )为须要低 IQ、低噪声轨、宽输出电压、尺寸小、瞬态相应快或压降落的运用办理电源需求,在低噪声方面优化了旗子暗记完全性,适用于噪声敏感的负载,范例IC有TPS7A88、TPS7A84、TPS7A85、TPS7A49,噪声乃至低至25db;
2、低 Iq通过节约电能来延长电池寿命,这类型的IC有:TLV705、TLV711、LP5910等;
3、在小尺寸方面开拓了适用于 PCB 空间受限的微型、高性能 LDO,这类型的IC有:LP5912、TLV733P等;
4、在 FPGA 和处理器供电方面实现清洁、精确和高效供电,这类型的IC有:TPS720、TPS7A84、TPS7A88、TPS7A91等
5、当然少不了在宽输入电压范围可管理大型瞬态电压的可靠 LDO,这类型的IC有:TPS7A16、TPS709、TLV760、TPS7A4001等
二、在DC/DC 开关稳压器方面,对付险些任何给定输入电压和输出电流,TI 都具有相应直流/直流稳压器来知足我们的设计哀求。对付大部分转换,TI 供应了各种稳压器类型选择,从灵巧的直流/直流掌握器一贯到高度集成的直流/直流电源模块。在降压转换器 (集成开关) 的产品有:LM5008是100V宽输入电压降压开关稳压器、LM5007- 80V 是宽输入电压降压开关稳压器等;在直流/直流升压转换器(集成开关)的产品有:600khz / 1.3MHz升压型PWM直流/直流转换器LM2622、3.3V 1.5V 95%高效升压转换器200毫安LDO单节锂离子或双电池的运用IC---tps61121 等 ;
三:在离线隔离型 DC/DC 掌握器和转换器方面它险些涵盖了所有范围的开关电源IC
功率因数校正
PWM 与谐振掌握器
反激式掌握器
离线式转换器
隔离式 DC/DC 转换器
同步整流器
负载均分
反馈旗子暗记发生器
目前数字 PFC是主流,TI适用于硅和氮化镓开关的交错、PFC低于 5% 的 iTHD(20% 负载)、集成输入功率计量集成通信和电源管理,我们非常熟习的是UC3842/43的电流型 PWM 掌握器,UC3843 是高性能固定频率电流模式掌握器专为离线和直流至直流变换器运用而设置,为设计职员供应只需最少外部元件就能得到本钱效益高的办理方案,这些集成电路具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比掌握、温度补偿的参考、高增益偏差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出,是驱动功率MOSFET的空想器件。
TI
6、ST(意法半导体)
意法半导体(ST)是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。它是天下最大的半导体公司之一。以多媒体运用一体化和电源办理方案的市场领导者为目标,意法半导体拥有天下上最强大的产品阵容,既有知识产权含量较高的专用产品,也有多领域的创新产品,例如分立器件、高性能微掌握器、安全型智能卡芯片、微机电系统(MEMS)器件。
作为天下领先的集成和分立功率转换半导体供应商之一,ST的电源管理设备使节能、高功率密度和更低的待机功耗设计办理方案成为可能。他们的产品组合包括高度集成的AC-DC转换器,开关DC - DC转换器,线性稳压器,电池管理IC,LED驱动器,光伏集成电路,MOSFET和IGBT驱动器,马达驱动器和更多。在开关电源方面ST拥有的IC比较少。
1、在互换-直流转换器 方面:凭借稳定的前辈高压转换器、功率因数校正器、各种掌握器和监视器/赞助IC,以及创新型架构和扩展温度范围,意法半导体可以供应集成式办理方案,知足所有开关模式电源设计的需求,例如最新推出的这款 VIPer0P 高压转换器,带有简化的电磁兼容抖动固定频率电流模式PWM掌握,采取零功率模式(ZPM),可实现低于4 mW(在230 VAC条件下)的极低功耗。VIPer0p是所有7 W以下、拥有宽广输入电压范围的SMPS器件的空想选择。
2、直流-直流开关式转换器方面,ST的单片开关稳压器供应输入电压能力高达61 V,Buck变换器能够供应输出电流可达6 A,和开关频率高达2.3mhz。这些芯片有e L6985F, L6986F 、L6986等
实在意法半导体紧张的造诣还是32位的MCU微处理器和存储器,我们常用的STM32基本型系列,包括基本型和增强型,
基本型:STM32F101R6、STM32F101C8、STM32F101R8、STM32F101V8、STM32F101RB、STM32F101VB
增强型:STM32F103C8、STM32F103R8、STM32F103V8、STM32F103RB、STM32F103VB、 STM32F103VE、STM32F103ZE
ST
总结:不管是什么样的IC,实在适宜自己的才是最好的
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