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开关电源芯片——DC-DC转换器_转换器_电感

少女玫瑰心 2024-08-29 06:19:47 0

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开关电源可以依据负载进行自动调度,由开关部分和掌握部分的组成。
开关部分是完成电压变换的紧张部分,包括开关管,同步管,电感,电容等元器件;而掌握部分则是在比较输出的反馈电压和参考电压之后,经由旗子暗记转换和处理后输出来调度开关管占空比,从而稳定输出电压。

目前的开关电源大致分为两类,分别是直流和互换开关电源。
个中直流开关电源的核心是DC-DC转换器。
DC-DC转换器是将某一贯流电压转变成其他直流电压的电源管理芯片
DC-DC转换器的特点有:输出电压变革范围广,事情效率高,输出电流大,安全可靠。

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DC-DC转换器依据输入和输出之间是否有电气隔离,分成隔离式DC-DC转换器和非隔离式DC-DC转换器。
详细分类如下表所示:

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(图片来自网络侵删)

DC-DC转换器的分类表

非隔离式DC-DC转换器

非隔离式的DC-DC转换器都是基于降压,升压以及降压-升压型DC-DC转换器而衍生出来的,下面就大略先容一下这三种DC-DC转换器。

1. 降压型DC-DC转换器

图1显示的是降压型DC-DC转换器的电路构造。
个中Vin是输入电压;S1是上开关管,用功率MOSFET实现,掌握电路决定其导通和关断;S2是下开关管,一样平常用MOSFET或肖特基二极管实现;L,C为滤波元件;R是负载电阻。

图1 降压型DC-DC转换器的电路构造

在一个开关周期T中,令S1的导通韶光为ton,令导通占空比ton/TD;令S2的导通的韶光为toff,令截止占空比toff/TD’
IL是电感电流,VL是电感两端电压。

ton+toff=T时,电感中持续有电流,这种事情状态叫做电感电流连续模式(CCM, Continuous Conduction Mode)。
而当电感中电流在一段韶光保持为零时,即ton+toffT时,就会涌现另一种事情状态,即电感电流不连续模式(DCM, Discontinuous Conduction Mode)。
输出电流或电感L过小,周期T过长都会使电感电流不连续模式发生。
对付这种电路构造,输出电压均低于输入电压,从而称之为降压型DC-DC转换器。

2. 升压型DC-DC转换器

升压型DC-DC转换器中所用的电路元件与降压型构造相同,有着相似的构造,只是将开关和电感的位置进行互换。
详细电路如图2所示。

图2 升压型DC-DC转换器的电路构造

周期开始的时候,开关管S2导通,S1截止,电源给电感进行充电从而使得电感电流持续上升。
而当掌握电路使S2截止时,电感电流经由S1分别流向电容和负载。
对付这种电路构造,输出电压均高于输入电压,从而称之为升压型DC-DC转换器。

3. 降压-升压型DC-DC转换器

图3 降压-升压型DC-DC转换器的电路构造

降压-升压型DC-DC转换器的事情事理与前两种转换器类似,该转换器可以同时使电压增加或降落。
详细电路如图3所示。

周期开始的时候,开关管S1导通,S2截止,电源给电感进行充电从而使得电感电流持续上升。
而当掌握电路使S1截止时,电感电流经由S2分别流向电容和负载。

当导通占空比D<0.5时,该DC-DC转换器是降压的,而当D>0.5时,该DC-DC转换器是升压的。
并且由于无论是升压型还是降压型,该DC-DC转换器的输出与输入的电压极性相反,因此又称降压-升压型DC-DC转换器为反向型DC-DC转换器。

隔离式DC-DC转换器

隔离式DC-DC转换器在工业现场总线,工业自动化等上面运用非常广泛,它能够供应电流隔离,抵抗噪声和提高安全性。
隔离式DC-DC转换器常采取变压器或光耦合器来实现输入输出的电气隔离。
下面就以正激式和反激式DC-DC转换器为例来先容隔离式DC-DC转换器。

1. 正激式DC-DC转换器

正激式转换器在降压型DC-DC转换器的根本之上添加变压器而形成,详细电路构造如图4所示。

图4 正激式DC-DC转换器的电路构造

正激式转换器的电路构造比较大略,通过变压器实现了对输入输出电压的隔离,可实现多路输出,可运用在中小功率的变换场合。

2. 反激式DC-DC转换器

图5 反激式DC-DC转换器的电路构造

图5显示的是反激式DC-DC转换器的电路构造,其广泛运用于低功率,高输入电压的运用处所,调节能力比正激式转换器弱,常日事情于非连续传导模式。

3. 正激式与反击式的差异

从构造来说,正激式变压器哀求较大的电感量,同时不须要为变压器开气隙。
开关管关断时,正激式靠电感和续流二极管坚持输出,反激式靠变压器次级开释能量来坚持输出。
以是比较于正激式,反激式电路则更是额做多路输出,且安全性能更高。

从事情办法来说,正激式是指当变压器原边开关管导通时,能量被传送到负载,当开关管截止时,变压器能量通过磁复位电路去磁。
反激式与正激式事情办法相反,原边开关管导通时,变压器存储能量,当开关管截止时,变压器能量传送到负载。

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