電路設計專欄 — Buck Part1 電路專有名詞

發表日期:2014/10/01    本文瀏覽次數:42,728次

學習Buck (Step Down)降壓式直流電源轉換,包含「電路專有名詞、零件功能與選料、零件擺放與走線、電路穩定補償」。

請點我參閱 Buck Part2 電路零件功能】【請點我參閱 Buck Part3 電路印刷電路板設計】【請點我參閱 Buck Part4 電路穩定補償

VT Balance → Buck Duty

VT Balance 是透過儲能元件輸出電感,儲能釋能的動作原理推導到Duty。而Duty就是上行功率晶體 (下示意圖為S1) 導通的時間比例。不同架構的Duty公式不一樣,下圖為Step Down & Step Up比較。

VT Balance vs Duty

VT-Balance-vs-Duty

CCM vs. DCM & Boundary

輸出電感儲能與釋能的電流是連續的,輸出電感的能量不會釋放完。一般設計在CCM下,此輸出紋波電壓相對較小。

輸出電感能量剛好釋放完。當Lower MOS導通,輸出電感能量釋放完,而此時輸出電感上的電流量 = 0A,且Upper MOS立即導通,對於輸出電感儲能。此設計須考量負載輸出平均電流最小值、與輸出紋波電流。

輸出電感儲能與釋能的電流是不連續的,輸出電感的能量會釋放完,但Upper MOS沒有立即導通,此時由輸出電容提供電流,一般不期望設計在DCM下,此輸出紋波電壓相對較大。

CCM vs DCM

ccm-vs-dcm

Standard (Asynchronous) Buck V.S. Synchronous Buck

早期只有非同步 (Asynchronous) 的Buck,後續為了提升效率才有同步 (Synchronous) Buck,所以前輩級的電源專家有時候也會將非同步 (Asynchronous) Buck稱為標準 (Standard) Buck。目前因為效率要求,及Power MOS技術提升&成本降低,故輕載的非同步Buck需求,已被同步Buck取代。

Standard buck vs synchronous buck

Standard-vs-synchronous-buck

Single Phase v.s. Multiphase

Upper MOS & Lower MOS & LOUT共同的接點稱為Phase點。如果一組輸出電壓架構有一個Phase點,則稱為Single Phase,如果有兩個Phase點則稱為Two Phase,依此類推。Two Phase以上則稱為Multiphase。一般期望一個Phase的負載電流上限不要超過25A,此電路周邊零件的性價比及熱管理處於最適化的況太下。假設負載電流為40A,則採用2 Phase,且每個Phase設計在20A。

Single Phase vs Multiphase 節錄於Intersil 投影片

single-phase vs Multiphase

Multiphase 有Current Cancellation的功能,可以降低輸入紋波電流值,相對減少輸入電容。另外也降低輸出紋波電流,進而降低輸出電容ESR的需求或者降低輸出紋波電壓。
此處Phase不要跟頻率響應Phase (相位) 混淆。

PWM v.s. PFM

PWM:Pulse Width Modulation (脈衝寬度調制)
PFM:Pulse Frequency Modulation (脈衝頻率調制)

PWM vs PFM

pwm-vs-pfm

其它常見專有名詞
POR:Power On Reset (電源啟動重制)
OCP: Over Current Protection (過電流保護)
OVP:Over Voltage Protection (過電壓保護)
OTP:Over Temperature Protection (過溫度保護)
UVP:Under Voltage Protection (低電壓保護)
Soft-Start:緩啟動。
FSW:Switching Frequency。切換頻率。

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