开关电源基础

文章目录

  • 线性电源与开关电源
    • 选用
  • 开关稳压器
    • 脉宽调制
    • 简化的降压开关电源
  • 开关电源类型
    • 输出电压分
    • 拓扑分
  • 控制器与稳压器
  • 同步与非同步
  • 隔离与非隔离
    • 非隔离式拓扑结构
    • 隔离式拓扑结构

线性电源与开关电源

线性稳压器就是我们通常说的LDO:

  • 传输元件工作在线性区,它没有开关的跳变。
  • 仅限于降压转换,很少应用到升压。
    在这里插入图片描述
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  • 线性电源在高输入电压低输出电压的情况下效率非常低。只适用于一些输入和输出压差比较低的场合。

体积比较:
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两者功率相差2.4倍,但开关电源的面积仅仅是线性电源的1/4。
也就是说开关电源损耗大大减小了,能够承受更高的热阻,减少散热的面积。

选用

  • 输入和输出之间的压差较低的情况下,可以使用线性电源。
  • 输入和输出电压之间压差较大的情况下,一定要使用开关电源。
    • 开关电源的缺点在于它的输出会有噪声振铃以及跳变等。
    • 对于某些对负载对电源的电压很敏感的话,可以在电开关电源后面加一级线性电源。

开关稳压器

在这里插入图片描述开关稳压器有人叫它调节器,稳压器能够实现稳压,但是需要控制系统。

脉宽调制

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通过调节高频占空比得到一个能量流动平稳化的方法。

简化的降压开关电源

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

  • 输入电容c1用来使输入电压平稳。
    • 输入电容就是一个大的蓄水池。
  • 输出电容Cr负责使输出电压平稳。
    • 输出电容就是一个小的蓄水池。
    • 主要原理就是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。
  • 钳位二极管D1用于开关开路时为电感器提供一条电流通路。
  • 电感器L用于存储即将传送至负载的能量。

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开关电源类型

输出电压分

升压、降压、升降压

拓扑分

BUCK、BOOST、Cuk、BUCK-BOOST

控制器与稳压器

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集成开关的IC(集成电路)我们一般称为稳压器。
需要外置开关管的IC我们称之为控制器。

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效率与 V o u t V_{out} Vout

通常说占空比越大,效率越高损耗越小。

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Pd为耗散功率。
假设没有电感电流的文波,输入是5V,输出是1A,在3.3伏和1V情况下的损耗。
在这里插入图片描述

  1. 在输出是3.3伏的时候,效率是95%。
  2. 在输出是一副的时候,效率是88%。

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同步与非同步

同步就是采用通态电阻极低的专用的mosfet来取代整流二极管,以降低整流损耗的一项技术。

  • 用功率mosfet做整流器时,要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能,故称之为同步整流。

直流开关电源技术的第3章。

隔离与非隔离

非隔离式拓扑结构

BUCK、BOOST、BUCK-BOOST

隔离式拓扑结构

特点就是输入输出要隔离。
正激式、反激式、推挽式、半桥式、全桥式。

优点:

  • 保护人员设备免遭感应在隔离另一端的危险瞬态电压损害。
  • 去除隔离电路之间的接地环路以及改善抗噪声能力。
  • 在系统中轻松完成输出接线,而不与主接地发生冲突。

直流开关电源技术第4章。

前后如果不隔离的话,如果用市电供电人接触电源的输出端或者是地可能存在有触电危险。

在下雨或者是打雷霆的时候,由于没有隔离,很可能整个电路都会被烧坏。

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