降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器的工作原理
現(xiàn)在接著以最廣泛利用的降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器為例說明工作原理。
降壓DC/DC轉(zhuǎn)換是借著開關(guān)將DC電壓VIN做時間分割后以電感和電容器使其平滑化來轉(zhuǎn)換成所希望的DC電壓。降壓DC/DC轉(zhuǎn)換的概念電路和工作如右所示。
以PWM工作來說明,以S1=ON/S2=OFF將VIN供電時間設(shè)為25%、以S1=OFF/S2=ON將0V(GND)狀態(tài)設(shè)為75%的脈沖周期,當(dāng)該脈沖平均化時將為25%的DC。如果VIN為10V,則Vo將為25%的2.5V。
實際的PWM由于被平均化的輸出負(fù)載電流會變動,故ON時間會一定程度一直依賴負(fù)載電流來上下移動電壓。如此一來,穩(wěn)壓器輸出下降時會增加ON時間,從輸出傳送更多的能源而使輸出電壓上升。輸出電壓充分恢復(fù)的話,接著便會縮短ON時間來停止輸出上升。
下面的電路為取代概念圖的實際的電路。開關(guān)S1以MOSFET置換,S2則被置換成肖特基二極管,也顯示被省略的比較電路和控制電路。對此,代表性開關(guān)式降壓電路,也稱為異步或二極管整流式。
降壓開關(guān)穩(wěn)壓器的工作
與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,檢查輸出電壓是否為設(shè)定電壓低于設(shè)定電壓時,開關(guān)變?yōu)镺N,從輸入向輸出供電。此時,電感會蓄積磁能,如果輸出電壓高于設(shè)定電壓,則開關(guān)OFF電感所蓄積的磁能變?yōu)殡娏鞅还┩敵鲐?fù)載,再返回電感電感的磁能消失,輸出電壓開始下降時,開關(guān)會再度為ON實際電流及電壓的開關(guān)波形也有記載。S1為MOSFET的開關(guān)晶體管、D1為肖特基二極管、L1為電感、C1為輸出電壓、VIN為輸入電壓。
在這里,重溫說明開關(guān)穩(wěn)壓器的基本工作。在進(jìn)行實際評估時,檢查各節(jié)點(diǎn)的電流或電壓波形等,此際,也有必要理解此種基本工作。
關(guān)鍵要點(diǎn):
?開關(guān)穩(wěn)壓器有AC/DC和DC/DC,其中也有各種變壓器方式。
?必須理解各方式的優(yōu)缺點(diǎn),以便選擇適合設(shè)計的方式。
?須了解DC/DC轉(zhuǎn)換是借著將開關(guān)以時間切分輸出所需能源,后整流-平滑,再轉(zhuǎn)換成DC。
?必須了解各節(jié)點(diǎn)的電流和電壓波形才能評估。
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