開關穩(wěn)壓器,開關穩(wěn)壓器原理是什么?

穩(wěn)壓器的一般原理

穩(wěn)壓器，顧名思義，就是使輸出電壓穩(wěn)定的設備。所有的穩(wěn)壓器，都利用了相同的技術實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定輸出電壓通過連接到誤差放大器（Error Amplifier）反相輸入端（Inverting Input）的分壓電阻（Resistive Divider）采樣（Sampled），誤差放大器的同相輸入端（Non-inverting Input）連接到一個參考電壓Vref。 參考電壓由IC內(nèi)部的帶隙參考源(Bandgap Reference)產(chǎn)生。 誤差放大器總是試圖迫使其兩端輸入相等。為此，它提供負載電流以保證輸出電壓穩(wěn)定。

根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)，我們常把穩(wěn)壓電源分成兩類：線性穩(wěn)壓電源和開關穩(wěn)壓電源。此外，還有一種使用穩(wěn)壓管的小電源。

開關穩(wěn)壓器的基本概念

雙通道電流模式降壓型開關穩(wěn)壓器 LT3640

開關穩(wěn)壓器是穩(wěn)壓器的一種，它使用輸出級，重復切換“開”和“關”狀態(tài)，與能量存貯元件（電容器和感應器）一起產(chǎn)生輸出電壓。它的穩(wěn)壓是根據(jù)輸出電壓的回饋來調(diào)整切換。在固定頻率的穩(wěn)壓器中，通過調(diào)整開關電壓的脈沖寬度 - 這就是所謂的 PWM 控制。在柙控振蕩器或脈沖模式穩(wěn)壓器中，開關脈沖的寬度和頻率保持?定，但是，輸出開關的“開”或“關”由反饋控制。

根據(jù)開關和能量存貯部件的排列，產(chǎn)生的輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，并且可以用一個穩(wěn)壓器產(chǎn)生多個輸出電壓。在大多數(shù)情況下，在同樣的輸入電壓和輸出電壓要求下，Buck（降壓）開關穩(wěn)壓器比線性穩(wěn)壓器轉換電源的效率更高。

開關穩(wěn)器的優(yōu)點缺點

優(yōu)點： 效率高（減少散熱所需的電源）能夠處理較高的電源密度拓撲學，結果可用于傳遞單組或多組輸出電壓，且可大于或小于輸入電壓。

缺點： 輸出漣波電壓高，產(chǎn)生電磁干擾（EMI），暫態(tài)恢復時間較短。

開關穩(wěn)器的相關參數(shù)概念

什么是開關電容轉換器?

一個典型的開關電容器轉換器包括四個大型 MOS 開關，在有貿(mào)順序性的開關下產(chǎn)生所需的方向、加倍或減半輸入電源電壓。能量的傳遞與存貯由外部電容器提供。

在開關周期的第一部分，輸入電壓作用于一個電容器（C1）。在開關周期的第二部分，電荷從 C1 傳送到第二個電容器 C2 上。最傳統(tǒng)的開關電容器轉換器的構造是一個反換流器，其中 C2 正端接地，其負端傳遞負電壓輸出。經(jīng)過幾個周期之后，跨在C2 的電壓將被施加到輸入電壓上。假設 C2 上沒有負載、開關上沒有損耗并且在電容器中沒有等效電阻，則輸出電壓將正好是負的輸入電壓。在現(xiàn)實中，電荷傳送的效率（以及輸出電壓的精確性）取決于開關頻率、開關的電阻、電容器的值和電阻。一種類似的拓撲結構 -倍壓器使用相同的開關和電容器組，但更改了接地連接和輸入電壓。其他更復雜的變化使用額外開關和電容器實現(xiàn)輸入電壓與輸出電壓的其他變換比率，并且在一些情況下，使用專門的開關次序來產(chǎn)生分數(shù)關系（例如 3/2）。在最簡單的形式中，開關電容器轉換器是不具備穩(wěn)壓功能的。一些新的 National 半導體開關電容器轉換器具有自動調(diào)節(jié)的增益級以產(chǎn)生穩(wěn)壓的輸出；其他未有穩(wěn)壓輸出開關電容器轉換器則使用一個內(nèi)建的低壓降線性穩(wěn)壓器。

什么是錯誤旗標?

錯誤旗標是一個集極開路 (open-collector) 輸出，當輸出電壓低于額定輸出電壓 5%（典型的）時，它會發(fā)出一個信號。開始時，錯誤旗標為低 "Low"，直到輸出電壓達到額定輸出電壓的 95% 為止。在一些情況下，電源轉換中出現(xiàn)的錯誤旗標會有延遲。這個延遲是由外部電容器設定的，并可用作啟動-重置功能將微處理器重新開動。

如果顯示在狀態(tài)錯誤 "Error" 時，低輸出電壓將使得集極開路的輸出為高水平 "High"（旗標電晶體顯示 OFF）。當輸出電壓在額定電壓 5% 范圍以內(nèi)時，此旗標輸出為低水平 "Low"。

什么是開/關或停機?

“開/關”或“停機”功能使穩(wěn)壓器能夠在帶電的情況下打開或關閉。盡管在“關閉”或“停機”模式下，穩(wěn)壓器的供給電流因為輸出被禁用而降至一個較低的情況，但是內(nèi)部偏置電路仍處于運行狀態(tài)。當重新打開之后，穩(wěn)壓器將以比輸入電壓關閉又打開的情況下快得多的速度重新對輸出電壓進行穩(wěn)壓。如果顯示在“打開”的狀態(tài)，則穩(wěn)壓器將邏輯高電平啟動。否則，將被邏輯低電平啟動穩(wěn)壓器。

什么是同步或頻率調(diào)整?