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DC/DC转换器设计中浪涌电流的限制措施-方案运用

时间:2023-08-03 11:07:00

现代开关/DC设计中的喷洒可在模块启动时产生高浪涌电流。除了元件损坏和系统故障的风险之外,这种浪涌电流还会给试图在便携式产品中最大化寿命的工程师带来麻烦的问题。

本文介绍了为什么会出现浪涌电流,如何影响电池寿命,以及现代制造商为限制问题所采取的措施。

什么是浪涌电流?

开关DC/DC转换器通常具有多个电容器。例如,一个器件构成电磁干扰(EMI)输入的一部分,用于限制输入环路(图1)中电流产生的干扰,而另一个器件位于输出侧,以限制电压纹波。

DC/DC转换器设计中浪涌电流的限制措施

图1:主电源和之间低通输入的原理图。电容器在启动期间充电,导致高浪涌电流(公司提供)。

当转换器首次接通时,这些未充电的电容充当虚拟短路,允许电流迅速升级。电流尖峰只有在各种电容器充电时才会持续,但它可以达到峰值,远远超过转换器即使在满载情况下也会经历的峰值。限制尖峰幅度的唯一特性是线路阻抗和电容器的等效串联(ESR)。

不受控制的浪涌尖峰可能会造成严重破坏。在第一种情况下,组件可能被损坏或敏感的硅被干扰,从而发生系统错误。但这不是全部;在具有适度电源的便携式设备中,工程师为最大化电池寿命所做的所有好工作都可以通过任意电流行为来解决。¹

启动失败

电池在放电周期中的行为发生变化。当电池放电时,其内部电阻升高,电池可以提供给负载的电压下降。请注意,容量和电源电压之间的关系不是线性的。当电池接近其寿命时,电压会迅速下降(图2)。

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