对于环路补偿理论的了解有助于设计人员处理板级电源应用中的典型问题,尤其是在应用中负载具有较高的动态范围时。设计人员可能会发现,由于控制环路的稳定性或带宽的影响,转换器的工作不再稳定,输出电压也会出现波动。环路补偿是设计DC-DC转换器中的一个关键步骤。
在许多应用中,电源转换是基本需求,如信息娱乐系统和电池供电的工业物联网(IIoT)传感器等。电源转换功能在技术产品中普遍存在。例如,智能手机可能含有标称输出电压为3.7V的锂电池,而手机的多个IC和功能需运行在不同电压下,如1.8V、3.3V或5.0V。电源转换需要从3.7V电池转换至适当电压水平,无论是高于还是低于电池的标称输出电压。
此外,电源转换包括AC/DC和DC/DC两种不同技术。传统的线性技术曾广泛用于供电设备,但由于需要大型变压器和滤波电容等笨重组件,其应用受到限制。目前,大多数应用都采用基于开关的稳压器技术,它依赖于在电感器或电容器中存储能量,能够提供高于或低于输入电压的输出电压。
降压和升压转换器是流行的DC/DC转换器拓扑架构,其中降压转换器将输入电压转换为较低的输出电压,而升压转换器则将输出电压提高至高于输入电压。这些转换器通常只需很少的组件,因此能保持较高的能效,通常可达97%。
本文还将探讨隔离式和非隔离式DC/DC转换器。例如,隔离式反激转换器中,变压器不仅提供储能电感功能,还提供电隔离。这种拓扑架构适用于低功率应用,并且可以通过变压器实现较宽范围的输出电压。与此同时,隔离式推挽、半桥和全桥转换器是其它一些常用的隔离式开关拓扑架构。
总之,本文详细讨论了控制系统理论、通用降压DC-DC转换器拓扑以及如何设计DC-DC控制环路,尤其是以ADI MAX25206为例来说明如何应用控制理论评估和设计DC-DC控制环路。通过这些知识,设计人员可以确保控制环路在实际应用中的稳定性和效率。
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