1.5 降壓轉(zhuǎn)換器(降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器)的工作模型
開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng),我們可以把開(kāi)關(guān)電源的電流比喻為水流,輸入電容就
是一個(gè)高的蓄水池、輸出電容是一個(gè)小的蓄水池,把一小杯一小杯的水從大水池傳送到小水池,通過(guò)控制傳送的間隔時(shí)間和水杯的水量從而實(shí)現(xiàn)小水池固定的水量,當(dāng)輸出的水量低了,就增加杯子的水量,當(dāng)輸出的水量高了,就減少杯子的水量。
1.6 降壓轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)(電流和電壓波形)
當(dāng)開(kāi)關(guān)開(kāi)通的時(shí)候,能量從輸入向輸出傳遞,電流是斜線上升的,好比模型里杯子的水
往小水池傳送;當(dāng)小水池的水偏高了,開(kāi)關(guān)就關(guān)斷,這時(shí)電感、負(fù)載、二極管形成自然的續(xù)流回路,電流開(kāi)始線性減少;當(dāng)小水池的水低到一定程度后,重新開(kāi)始開(kāi)通開(kāi)關(guān);通過(guò)這樣高頻率的開(kāi)通和關(guān)斷,就形成一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓。
1.7 降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)?/strong>
上圖就是一個(gè)電路結(jié)構(gòu),我們可以通過(guò)兩個(gè)電阻的分壓采樣輸出的電壓,再經(jīng)過(guò)一個(gè)比
較器和基準(zhǔn)比較,如果輸出小于基準(zhǔn),MOS 管就開(kāi)通;如果輸出大于基準(zhǔn),就關(guān)斷MOS
管。
下圖是用LM22670 芯片做的電路示例,這就是一個(gè)典型的非同步降壓轉(zhuǎn)換器,因?yàn)樗?br />
下管是用了一個(gè)快恢復(fù)或者肖特基二極管。為什么要用肖特基呢?因二極管的寄生參數(shù)和漏感會(huì)導(dǎo)致在MOS 管在開(kāi)通時(shí)產(chǎn)生一個(gè)高壓的震蕩,這個(gè)震蕩最終會(huì)導(dǎo)致芯片的SW 引腳高壓損壞和開(kāi)關(guān)損耗非常大,導(dǎo)致效率很低,所以一般會(huì)使用快恢復(fù)或者肖特基二極管。
1.8 升壓轉(zhuǎn)換器(升壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器)
升壓轉(zhuǎn)換器也可以用水流的模型來(lái)比喻,和降壓轉(zhuǎn)換器不同的只是把低處的水流往高處
傳送。我們可以用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和波形圖來(lái)分析。
1.9升壓轉(zhuǎn)換器(電流和電壓波形)
上圖就是升壓轉(zhuǎn)換器(Boost)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),我們前面講過(guò),電感L 是一個(gè)儲(chǔ)能元件,當(dāng)
開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)候,輸入的電壓對(duì)電感充電,形成的回路是:輸入Vi→電感L→開(kāi)關(guān)管Q;
當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí),輸入的能量和電感能量一起向輸出提供能量,形成的回路是:輸入Vi→
電感L→二極管D→電容C→負(fù)載RL,因此這時(shí)候輸出的電壓肯定就比輸入的電壓高,從
而實(shí)現(xiàn)升壓。
1.10 升壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)浜碗娐肥纠?/strong>
上圖所示升壓轉(zhuǎn)換器的控制回路是通過(guò)分壓電阻的采樣,然后經(jīng)過(guò)誤差比較器和基準(zhǔn)源
比較,最后輸出PWM。需要注意的是這種電路在芯片不工作的時(shí)候,它的輸入到輸出就已
自然經(jīng)形成了回路,從輸入→電感→二極管→電容→負(fù)載,所以如果不是在同步的升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)里面,在輸入電路部分應(yīng)該增加一個(gè)切換電路,否則在電池供電的時(shí)候,電池的電量就白白用完了。