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小电流DC-DC稳压器模块时散热模块的设计经验
发布时间: 2021/12/4 17:40:58 | 125 次阅读
通常情况下,DC/DC稳压器的运行效率相对较高,通常在80%至95%之间。虽然输出效率较高,但设计人员仍需要进行基本的散热和散热分析,以确保器件保持在其额定温度范围内。针对该问题,在设计DC/DC时需要关注3个问题:1)IR压降,2)隔离,3)输出可调节性。下面笔者将介绍在设计在设计DC / DC稳压器时关于这3个问题的设计经验。
IR压降
IR压降在设计过程中较为重要。即使DC/DC稳压器输出与其负载之间有几毫欧的差值,也可能导致压降多至几十毫伏。当标称直流电压仅为几伏时,几十毫伏的压降也不利于系统的稳定性。
为解决该问题,可以使用IR压降专用调节器。专用调节器具有两个用于电流输出的接线端子,还具有两个感测端子,可以将其加载到负载端以检测该负载处的实际电压。稳压器使用此检测值作为反馈来调节其输出电压,以补偿电压降。凌力尔特公司/ADI公司的LTM4601μModule®可以在4.5-20伏的电压范围内输出高达12A的电流。使用专用调节器可以校正VOUT和VLOAD之间的IR压降。尽管存在线路,负载和温度变化,但LTM4601可确保负载的电压精度达到±2.0%或更高。
另一种减少IR压降影响的方法是靠近各自负载放置多个较小的调节器,而不是在单个集中位置设置一个较大的调节器。例如德州仪器(TI)的LMZM33602功率模块将降压转换器与功率MOSFET,屏蔽电感器和无源器件组合在一起,所有这些都采用相对较小的薄型封装,可提供1-18V,高可达2A的输出电流。它只需要四到五个非关键的外部无源元件,并消除了稳压器设计的环路补偿和磁性问题。它接近负载,可减小噪声干扰,可以更好的进行分散式散热。
隔离
在隔离设计中,隔离的子电路还需要隔离电源,隔离电源通常电流较小。ADI公司的LTM8047使用隔离式反激拓扑,可提供725 VDC隔离,可以极好的解决隔离问题。
LTM8047可以在3.1至32伏的宽输入电压范围内提供2.5至12伏的输出(始终处于降压模式)。LTM8047在2.5V直流电压下输出电流为440毫安(mA),这足以为许多隔离的子电路和换能器前端供电。
可调节性
DC/DC稳压器很少提供固定的预设电压。工程师可以使用分压器配置电阻器来设置电压。
在标称直流输出电压时,也必须考虑电阻稳定性和温度系数。在较高温度下,电阻可能会偏离负载规格。因此选择具有低温度系数的电阻是极为重要的。Littelfuse公司的低温度系数电阻DURF1030CTR可设置为与外部源同步,DURF1030CTR具有耐高温、低电阻温度系数的特性,可设置为与外部源同步,而不是按其电阻设置的频率工作。这样做可以避免与系统中的其他时钟源的频率混合以及由此产生的拍频问题。