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升压型DC-DC转换器在过负载状态下的工作

专家
2024-11-07 14:38:04     打赏

升压型DC-DC转换器在过负载时,在低边开关导通期间,流经电感器的电流以“VIN÷L”的升降速度增加,而在高边开关导通期间,流经电感器的电流会以“(VOUT-VIN)÷L”的升降速度减小。当进入过负载状态时,输出电压将无法维持并且会下降。其结果是高边开关导通时的电流升降速度(VOUT -VIN)÷L减小,电感电流的减少量变小。当下一次低边开关导通时,将从较大电感电流状态开始,因此会快速达到过电流限制值,低边开关会关断,导通时间会变短。此时,输出电压低于设置电压,因此负反馈控制系统会试图延长导通时间并提高电流。但是,由于过电流限制功能会快速关闭,因此开/关工作并不是基于负反馈的PWM控制,而是通过时钟导通并通过过电流限制功能关闭的开/关工作。

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当负载阻抗进一步降低,输出电压下降时,电感电流的减少量也会减小,因此低边开关带来的电流增加量也会减小,低边开关的导通时间变短,高边开关的导通时间变长。由于低边开关的导通时间变短,所以低边开关的导通损耗减少,但高边开关的导通时间变长,与额定工作时相比,导通损耗导致的发热量会增加。如果热设计没有足够的余量,高边开关可能会因温升而损坏,最差的情况下可能会烧毁。

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当输出电压进一步下降,达到VIN>VOUT时,如果高边开关是二极管,或者由于同步整流而在FET中存在寄生二极管,则会形成“VIN⇒电感⇒(寄生)二极管⇒VOUT”的电流路径,因此将会从电源直接给负载提供电流。如果在这条电流路径上未添加某种电流限制电路,就无法限制电流,因此电流可能会达到电源的最大电流能力。由于该电流远大于额定工作时的输出电流,因此不仅可能会引发电感器和高边开关器件烧毁等问题,还可能会导致输出铜导线烧毁等问题。

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关键词: 懒猫的学习笔记    

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