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基本電子電路:開關電源講解
2011年11月22日 11:17 來源:電子發燒友網 作者:葉子 我要評論(0)
做硬件工程師的,幾乎都碰到過開關電源。網上的資料也很多。筆者也經常接觸開關電源,從工程應用實踐中自己總結了一些開關電源的心得。本文力求淺顯易懂。但愿對開關電源比較陌生的工程師能有所幫助。開關電源是一個很大的領域,本文的描述僅見一斑,有不當之處,望以斧正之。
1:常用的開關電源的原理——單端自激boost升壓電路
如上圖,開關電源利用電感電流不能瞬間改變的原理,用ctrl信號打開三極管,使得Vin通過電感和三極管向地流動。由于電感電流不能突變,因此,這個回路不能理解成短路,應理解成給電感充能。充能是通過電感流過的電流不斷增大體現的,電流越大,電感的儲能越多。
當電感電流增加到一定程度,用ctrl關閉三極管。則電感電流的回地的路就被切斷。同樣由于電感電流不能突變,因此,電流就會通過二極管流向電容。這樣就完成一次電感通過二極管給電容充電的過程。Ctrl信號周期性不停止的復現,宏觀上就形成從vin不斷流向電容的電流。這個過程與vout和vin電壓孰高孰低無關。意味著可升壓,也可降壓。
上面說的切斷電感電流,迫使電流流向改變,一般叫做“反激”,上圖的電感只有一個,反激點只有一個,叫做單端。有的電路用2個電感,交替進行電流流動。做直流逆變交流時,一般用2個電感,形成推挽效果。
2:如何實現穩壓
上圖是原理。由于vout的負載不確定,因此,vout不可能穩定在我們期望的電壓上,可能是升壓,也可能是降壓。解決這個問題的辦法是利用vout的電壓進行反饋。當vout電壓低于期望值時,反饋信號就會調整ctrl,使它打開三極管的時間相對延長。則電感充能更多,從而使vout上升。反過來也一樣。
這樣ctrl信號就有了個名字,叫pwm。一般是改變它的占空比。當vout電壓不夠時,增加pwm信號占空比,使得更多的電能流向vout。
3:占空比
從原理容易理解,pwm信號不能達到100%占空比,那樣就真的短路了。當pwm信號占空比大到一定程度時,也就是剛好有時間讓三極管能開關時,電感的充能達到極大值。這個電能必須能滿足后續電路的消耗。這樣就能使vout穩定在我們需要的電壓上。
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