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(yùn)用在不同需要的電路中。從理論上講,電感式開(kāi)關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到100%,在實(shí)際電路中,其轉(zhuǎn)換效應(yīng)也可以達(dá)到95%以上,因此,開(kāi)關(guān)電源憑借其效率高的特點(diǎn)逐漸成為電源管理中的主流。其主要的能量損耗來(lái)源于以下三個(gè)方面:
(1)功率MOS管的導(dǎo)通損耗主要與功率MOS管的導(dǎo)通電阻和其驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比相關(guān);
(2)動(dòng)態(tài)損耗:主要與輸入電壓功率MOS管的開(kāi)關(guān)頻率相關(guān);
(3)靜態(tài)損耗:與芯片內(nèi)部的漏電流相關(guān)。
外部負(fù)載較大時(shí),上述三種損耗相對(duì)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(shí)率也延長(zhǎng)了電池的使用壽命。電感式開(kāi)關(guān)電源特別適合于大電流和電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合:由于功率MOS管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),因此,噪聲較大;同時(shí)由于使用了電感線圈等磁性元件,導(dǎo)致電源整體方案面積較大,電路復(fù)雜,且電磁干擾較大。
開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)
市場(chǎng)反饋表明,消費(fèi)者對(duì)便攜式產(chǎn)品的要求主要集中在體積小、重量輕、功能強(qiáng)、待機(jī)長(zhǎng)這幾個(gè)方面。實(shí)際上這也是對(duì)電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求,因此,當(dāng)今電源芯片的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下這個(gè)方面:
一,電源壽命和轉(zhuǎn)換效率大化。這是從能量的角度來(lái)考慮,提倡低炭節(jié)能,因此所有的電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)之前首先要考慮的就是這個(gè)問(wèn)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(fèi)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(biāo),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(duì)芯片設(shè)計(jì)以及晶片封裝技術(shù)都提出了新的挑戰(zhàn)。
三,多路可選負(fù)載驅(qū)動(dòng)。一般電子產(chǎn)品都是有很多模塊或組件綜合起來(lái)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(lái)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(qiáng)的高集成度方向過(guò)度。
四,設(shè)計(jì)周期短化。隨著技術(shù)的發(fā)展,任何電路的設(shè)計(jì)周期都在變短,這也是一種發(fā)展趨勢(shì),必須不斷地開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,才能保證市場(chǎng)先機(jī)及占有率,猶其是電源管理類芯片技術(shù)難度相對(duì)較小,不縮短研發(fā)周期必將形成資源浪費(fèi)。
五,模擬數(shù)字相結(jié)合。雖然實(shí)現(xiàn)全數(shù)字是所有電子設(shè)計(jì)的終目標(biāo),但就電源系統(tǒng)當(dāng)今發(fā)展形式來(lái)看,好的趨勢(shì)是模擬和數(shù)字相結(jié)合,因?yàn)閼{現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字將會(huì)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(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)全數(shù)字電源外,國(guó)內(nèi)外所有廠商還是看好模數(shù)結(jié)合的方式。