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开关电源基础知识(2)
2014-12-11 10:31:08

1.5 降压转换器(降压型开关稳压器)的工作模型

                   

开关电源是一个闭环的控制系统,我们可以把开关电源的电流比喻为水流,输入电容就
是一个高的蓄水池、输出电容是一个小的蓄水池,把一小杯一小杯的水从大水池传送到小水池,通过控制传送的间隔时间和水杯的水量从而实现小水池固定的水量,当输出的水量低了,就增加杯子的水量,当输出的水量高了,就减少杯子的水量。

1.6 降压转换器基础(电流和电压波形)

                         

当开关开通的时候,能量从输入向输出传递,电流是斜线上升的,好比模型里杯子的水
往小水池传送;当小水池的水偏高了,开关就关断,这时电感、负载、二极管形成自然的续流回路,电流开始线性减少;当小水池的水低到一定程度后,重新开始开通开关;通过这样高频率的开通和关断,就形成一个稳定的输出电压。

1.7 降压转换器拓扑

                              

                                

上图就是一个电路结构,我们可以通过两个电阻的分压采样输出的电压,再经过一个比
较器和基准比较,如果输出小于基准,MOS 管就开通;如果输出大于基准,就关断MOS
管。
下图是用LM22670 芯片做的电路示例,这就是一个典型的非同步降压转换器,因为他
下管是用了一个快恢复或者肖特基二极管。为什么要用肖特基呢?因二极管的寄生参数和漏感会导致在MOS 管在开通时产生一个高压的震荡,这个震荡最终会导致芯片的SW 引脚高压损坏和开关损耗非常大,导致效率很低,所以一般会使用快恢复或者肖特基二极管。

1.8 升压转换器(升压型开关稳压器)

                                      

升压转换器也可以用水流的模型来比喻,和降压转换器不同的只是把低处的水流往高处
传送。我们可以用拓扑结构图和波形图来分析。
1.9升压转换器(电流和电压波形)

                            

上图就是升压转换器(Boost)的拓扑结构,我们前面讲过,电感L 是一个储能元件,当
开关管导通的时候,输入的电压对电感充电,形成的回路是:输入Vi→电感L→开关管Q;
当开关管关断时,输入的能量和电感能量一起向输出提供能量,形成的回路是:输入Vi→
电感L→二极管D→电容C→负载RL,因此这时候输出的电压肯定就比输入的电压高,从
而实现升压。

1.10 升压转换器拓扑和电路示例

                         

                                 

上图所示升压转换器的控制回路是通过分压电阻的采样,然后经过误差比较器和基准源
比较,最后输出PWM。需要注意的是这种电路在芯片不工作的时候,它的输入到输出就已
自然经形成了回路,从输入→电感→二极管→电容→负载,所以如果不是在同步的升压拓扑结构里面,在输入电路部分应该增加一个切换电路,否则在电池供电的时候,电池的电量就白白用完了。