電源基礎(chǔ)知識：開關(guān)穩(wěn)壓器

BOSHIDA模塊電源 電源基礎(chǔ)知識 開關(guān)穩(wěn)壓器

開關(guān)穩(wěn)壓器最簡單的形式，即用一個(gè)開關(guān)取代晶體管控制的可變電阻，它只有兩種狀態(tài)，完全導(dǎo)通或是完全關(guān)斷。因?yàn)樗菍斎穗妷哼M(jìn)行斬波，而我們需要一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓，所以要增加一級輸出濾波。但濾波器是僅由儲能元件組成的，所以穩(wěn)壓器可以由接近無損耗的元件組成。一個(gè)簡化的開關(guān)穩(wěn)壓器如圖2.6所示。
開關(guān)管斷開時(shí)，開關(guān)管承受全部的輸入電壓，而開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，所有負(fù)載電流從中流過。理想狀況下，開關(guān)管在任何狀態(tài)下沒有損耗，理論上電路效率可以達(dá)100%。通過用相對高的頻率來控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間(占空比，D),實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)控制。占空比可以從0變化到1,而增益方程為VouT=VIN x D。這樣D=0時(shí)，VouT=0，而D=1時(shí)，VouT=VIN 。這是通過一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器(PWM)來實(shí)現(xiàn)的，通過它來控制所需要導(dǎo)通的時(shí)間，從而輸出濾波器可將相應(yīng)的脈沖電壓轉(zhuǎn)換成期望的直流輸出電壓。圖2.7顯示了詳細(xì)的工作過程。
在圖2.7中，輸出濾波器由一個(gè)電感和電容組成，而電路中還有一個(gè)二極營，此二極管的作用是當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，給電感電流提供續(xù)流回路。圖2.7上方顯示的是一個(gè)占空比稍高于 50%的波形，下方的波形圖描述了斬波輸入電壓，在占空比的調(diào)節(jié)后得到了一個(gè)稍高于輸入電壓一半的平均輸出電壓。在實(shí)際應(yīng)用場合中，我們會選擇一個(gè)尺寸、容量合適的電容來減少輸出紋波以滿足我們的要求。

審核編輯黃宇