電感式電源通常由電容和電感共同完能量的傳輸,其電路一般由電容、電感、晶體管以及續(xù)流二極管組成,在同步整流結(jié)構(gòu)中,只需把二極管換為MOS管即可。按照元件位置不同可以構(gòu)成不同類型的DC-DC轉(zhuǎn)換器,主要有升壓(BOOST)型、()型、升(BOOST-)型三種類型,運用在不同需要的電路中。從理論上講,電感式開關電源的轉(zhuǎn)換效率可以達到100%,在實際電路中,其轉(zhuǎn)換效應也可以達到95%以上,因此,開關電源憑借其效率高的特點逐漸成為電源管理中的主流。其主要的能量損耗來源于以下三個方面:
(1)功率MOS管的導通損耗主要與功率MOS管的導通電阻和其驅(qū)動脈沖的占空比相關;
(2)動態(tài)損耗:主要與輸入電壓功率MOS管的開關頻率相關;
(3)靜態(tài)損耗:與芯片內(nèi)部的漏電流相關。
外部負載較大時,上述三種損耗相對很小,因此轉(zhuǎn)換效率很高,系統(tǒng)發(fā)熱很小,所以一般不需要散熱裝置,同時率也延長了電池的使用壽命。電感式開關電源特別適合于大電流和電池供電的應用場合:由于功率MOS管工作在開關狀態(tài),因此,噪聲較大;同時由于使用了電感線圈等磁性元件,導致電源整體方案面積較大,電路復雜,且電磁干擾較大。
開關電源的發(fā)展趨勢
市場反饋表明,消費者對便攜式產(chǎn)品的要求主要集中在體積小、重量輕、功能強、待機長這幾個方面。實際上這也是對電源管理系統(tǒng)設計的要求,因此,當今電源芯片的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下這個方面:
一,電源壽命和轉(zhuǎn)換效率大化。這是從能量的角度來考慮,提倡低炭節(jié)能,因此所有的電子產(chǎn)品在設計之前首先要考慮的就是這個問題,增大電源壽命也可以從一定程度上減少成本,從而以吸引消費者眼球。
二,體積和重量以及成本小化。這是便攜式電子產(chǎn)品的終目標,在能滿足客戶功能要求的前提下,總是希望產(chǎn)品越小越方便,因此這對芯片設計以及晶片封裝技術都提出了新的挑戰(zhàn)。
三,多路可選負載驅(qū)動。一般電子產(chǎn)品都是有很多模塊或組件綜合起來的,因此不同的模塊所需電壓一般不同,這就要求電源模塊能提供多種電壓來滿足產(chǎn)品的需要。電源管理逐漸由分立的單模塊向功能更強的高集成度方向過度。
四,設計周期短化。隨著技術的發(fā)展,任何電路的設計周期都在變短,這也是一種發(fā)展趨勢,必須不斷地開發(fā)新產(chǎn)品,才能保證市場先機及占有率,猶其是電源管理類芯片技術難度相對較小,不縮短研發(fā)周期必將形成資源浪費。
五,模擬數(shù)字相結(jié)合。雖然實現(xiàn)全數(shù)字是所有電子設計的終目標,但就電源系統(tǒng)當今發(fā)展形式來看,好的趨勢是模擬和數(shù)字相結(jié)合,因為憑現(xiàn)有技術實現(xiàn)全數(shù)字將會造成成本的提高,而性能并不比模擬電源提高多少,因此除了在一些特定應用中可實現(xiàn)全數(shù)字電源外,國內(nèi)外所有廠商還是看好模數(shù)結(jié)合的方式。