最常用的开关电源电源:降压转换器
图8显现的最简单常用的开关电源稳压器降压型DC/DC转换器。它有两种操作形式,详细取决于晶体管Q1是开启还是关闭。为了简化讨论,假定所有电源设备都是抱负设备。当开关电源(晶体管)Q1开启时,开关电源节点电压VSW = VIN,电感L电流由(VIN – VO)充电。图8(a)显现此电感充电形式下的等效电路。当开关电源Q1关闭时,电感电流经过续流二极管D1,如图8(b)所示。开关电源节点电压VSW = 0V,电感L电流由VO负载放电。由于抱负电感在稳态下不可能有直流电压,均匀输出电压VO可经过以下公式算出:
图8.降压转换器操作模式和典型波形
其间TON是开关电源周期TS内的导通时间间隔。假设TON/TS之比定义为占空比D,则输出电压VO为:
当滤波器电感L和输出电容CO的值足够高时,输出电压VO为只有1mV纹波的直流电压。在这种情况下,关于12V输入降压电源,从概念上讲,27.5%的占空比供应3.3V输出电压。
除了上面的均匀法,还有一种方式可推导出占空比公式。志向电感在稳态下不可能有直流电压。因此,必须在开关电源周期内坚持电感的伏秒平衡。依据图8中的电感电压波形,伏秒平衡需求:因此,VO = VIN • D (5)。这个伏秒平衡法也可用于其他DC/DC拓扑,以推导出占空比与VIN和VO的关系式。
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