Regulasi Catu Daya
Konverter tegangan DC-DC sering digunakan untuk menyediakan pasokan tegangan yang diatur dari sumber tegangan yang tidak diatur. Sumber tegangan yang tidak diatur dapat diperbaiki tegangan saluran yang menunjukkan fluktuasi karena perubahan besarnya. Pasokan tegangan yang diatur memberikan tegangan output DC rata-rata pada tingkat yang diinginkan (3,3 V, 2,5 V, dll.), Meskipun sumber tegangan input berfluktuasi dan beban output variabel. Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan ketika memutuskan solusi pasokan tegangan yang diatur meliputi:
- Tegangan input sumber yang tersedia
- Besarnya tegangan output pasokan yang diinginkan
- Kemampuan untuk menurunkan atau meningkatkan tegangan output, atau keduanya
- Efisiensi konverter DC-DC (POUT / PIN)
- Riak tegangan output
- Respons transien beban output
- Kompleksitas solusi (satu solusi IC, # komponen pasif, pengontrol dan FET eksternal)
- Beralih frekuensi (untuk regulator mode switch)
Bagian berikut menggambarkan beberapa regulator tegangan yang berbeda.
Regulator Linear
Regulator tegangan linier umumnya digunakan untuk step-down (tegangan suplai output lebih rendah dari tegangan sumber input) aplikasi. Regulator linier juga tersedia dengan tegangan output tetap atau tegangan output variabel saat menggunakan resistor bias eksternal.
Keuntungan dari regulator linier adalah implementasi sederhana dan bagian minimal (hanya IC dalam kasus output tetap) dan riak output rendah. Kerugian utama dari regulator linier adalah efisiensi rendah. Daya yang signifikan hilang dalam IC regulator linier, karena konverter terus menyala dan melakukan arus. Regulator linier harus digunakan ketika perbedaan antara tegangan sumber input dan tegangan suplai output minimal, dan efisiensi konverter tidak menjadi perhatian.
Beralih Regulator
Regulator tegangan switching umumnya digunakan untuk aplikasi step-up dan step-down, dan berbeda dari regulator linier dengan cara implementasi pulse-width modulation (PWM). Regulator switching mengontrol tegangan output dengan menggunakan saklar arus (internal atau eksternal ke regulator IC) dengan frekuensi konstan dan siklus tugas variabel. Beralih frekuensi umumnya dari beberapa kHz ke beberapa ratus kHz. Rasio siklus bea switch menentukan seberapa banyak dan seberapa cepat tegangan suplai output meningkat atau menurun, tergantung pada keadaan beban dan tegangan sumber input. Beberapa regulator switching menggunakan frekuensi switching variabel dan siklus bea, tetapi ini tidak umum digunakan untuk aplikasi FPGA / CPLD.
Keuntungan yang jelas dari switching regulator adalah efisiensi, karena daya minimal hilang di jalur daya (switch FET) ketika tegangan pasokan output cukup untuk keadaan beban. Pada dasarnya, konverter daya "mati" ketika daya tidak diperlukan, karena siklus tugas saklar minimal. Kerugian dari switching regulator adalah kompleksitas, karena beberapa komponen pasif eksternal diperlukan di papan. Dalam kasus aplikasi arus tinggi, IC FET eksternal diperlukan karena KONVERTER IC hanya bertindak sebagai logika kontrol untuk sakelar FET eksternal. Riak tegangan output adalah kerugian lain, yang umumnya ditangani dengan kapasitansi bypass di dekat pasokan dan pada beban.
Konverter Buck
Buck, atau step-down, konverter tegangan menghasilkan tegangan output rata-rata lebih rendah dari tegangan sumber input. Gambar 1 menunjukkan topologi uang dasar menggunakan komponen ideal. Induktor berfungsi sebagai sumber saat ini untuk impedansi beban output. Ketika saklar FET menyala, arus induktor meningkat, menginduksi penurunan tegangan positif di induktor dan tegangan pasokan output yang lebih rendah mengacu pada tegangan sumber input. Ketika saklar FET mati, debit arus induktor, menginduksi penurunan tegangan negatif di induktor. Karena satu port induktor terikat pada tanah, port lain akan memiliki tingkat tegangan yang lebih tinggi, yang merupakan tegangan pasokan output target. Kapasitansi output bertindak sebagai filter low-pass, mengurangi riak tegangan output sebagai akibat dari arus berfluktuasi melalui induktor. Dioda menyediakan jalur saat ini untuk induktor ketika sakelar FET mati.
Gambar 1. Buck Converter.
Konverter Buck Sinkron
Konverter buck sinkron pada dasarnya sama dengan konverter step-down buck dengan substitusi dioda untuk sakelar FET lainnya. Saklar FET atas berperilaku dengan cara yang sama seperti konverter buck dalam mengisi arus induktor. Ketika kontrol sakelar dimatikan, sakelar FET yang lebih rendah menyala untuk memberikan jalur saat ini untuk induktor saat pemakaian. Meskipun membutuhkan lebih banyak komponen dan sekuensing logika switch tambahan, topologi ini meningkatkan efisiensi dengan waktu turn-on switch yang lebih cepat dan resistensi seri FET yang lebih rendah (rdson) versus dioda.
Gambar 2. Konverter Buck Sinkron.
Tingkatkan Konverter
Boost, atau step-up, konverter menghasilkan tegangan output rata-rata lebih tinggi dari tegangan sumber input. Gambar 3 menunjukkan variasi topologi buck, dengan dioda, saklar FET, dan induktor bertukar. Ketika saklar FET aktif, dioda bias terbalik, sehingga mengisolasi beban dari tegangan sumber input dan mengisi arus induktor. Ketika saklar FET mati, beban output menerima energi dari induktor dan tegangan pasokan input. Arus induktor mulai keluar, menginduksi penurunan tegangan negatif di seluruh induktor. Karena satu port induktor didorong oleh tegangan pasokan input, port lain akan memiliki tingkat tegangan yang lebih tinggi, sehingga fitur boost atau step-up. Seperti halnya konverter buck, kapasitor bertindak sebagai filter low-pass, mengurangi riak tegangan output sebagai akibat dari arus berfluktuasi melalui induktor.
Gambar 3. Tingkatkan Konverter.
Konverter Buck-Boost
Konverter buck-boost dapat menghasilkan tegangan suplai output negatif dari tegangan sumber input positif (yaitu, negatif mengacu pada port umum / tanah tegangan sumber input). Mirip dengan konverter uang, topologi di atas telah menukar dioda dan induktor. Ketika saklar FET menyala, dioda bias terbalik, mengisi arus induktor karena penurunan tegangan positif di induktor. Ketika saklar FET mati, induktor menyediakan energi ke beban output melalui node umum / tanah, mengeluarkan arus, yang menginduksi penurunan tegangan negatif di induktor. Karena satu port induktor terikat pada umum / tanah, port lainnya berada pada tingkat tegangan yang lebih rendah dibandingkan dengan umum / tanah, maka tingkat tegangan pasokan output negatif di seluruh beban output.
Gambar 4. Konverter Buck-Boost.
Isi halaman ini adalah kombinasi terjemahan manusia dan komputer dari konten berbahasa Inggris. Konten ini diberikan hanya untuk kenyamanan Anda serta sebagai informasi umum dan tidak bisa dianggap sebagai lengkap atau akurat. Jika terdapat kontradiksi antara versi bahasa Inggris halaman ini dan terjemahannya, versi bahasa Inggris akan didahulukan. Lihat versi bahasa Inggris halaman ini.