參考:https://wenku.baidu.com/view/f105e4e23186bceb19e8bbf0.html?sxts=1557128427886
1. 直流—直流變換器通過對電力電子器件的通斷控制,將直流電壓斷續地加到負載上,通過改變占空比改變輸出電壓平均值。
DC-DC分為BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST三類DC-DC。
其中BUCK型DC-DC只能降壓,降壓公式:Vo=Vi*D
BOOST型DC-DC只能升壓,升壓公式:Vo= Vi/(1-D)
BUCK-BOOST型DC-DC,即可升壓也可降壓,公式:Vo=(-Vi)* D/(1-D)D為充電占空比,既MOSFET導通時間。
BUCK線路原理圖如上,其中Q管/MOS作為開關管,驅動電壓一般為PWM。
當開關管驅動為高電平時,開關管導通,儲能電感L被充磁,流經電感的電流線性增加,同時給電容C充電,給負載R提供能量。等效電路如圖二
當開關管驅動為低電平時,開關管關斷,儲能電感L通過續流二極管放電,電感電流線性減少,輸出電壓靠輸出濾波電容C放電以及減小的電感電流維持,等效電路如圖三
BUCK電路有三種工作方式:CCM電感電流連續工作模式, DCM電感電流不連續工作模式.
參考https://wenku.baidu.com/view/8ef7da343a3567ec102de2bd960590c69fc3d874.html
http://m.elecfans.com/article/631318.html
2. Boost升壓電路的英文名稱為“theboostconverter”,或者叫“step-upconverter”,是一種開關直流升壓電路,它能夠將直流電變為另一固定電壓或可調電壓的直流電,也稱為直流—直流變換器(DC/DCConverter)。
基礎原理圖如上。
充電過程:
在充電過程中,開關閉合(三極管導通),等效電路圖如上圖所示,開關(三極管)處用導線代替。這時,輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由於輸入是直流電,所以電感上的電流以一定的比率線性增加,這個比率跟電感大小有關。隨着電感電流增加,電感里儲存了一些能量。
放電過程
當開關斷開(三極管截止)時,由於電感的電流保持特性,流經電感的電流不會馬上變為0,而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。而原來的電路已斷開,於是電感只能通過新電路放電,即電感開始給電容充電,電容兩端電壓升高,此時電壓已經高於輸入電壓了。升壓完畢。說起來升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時,電感吸收能量,放電時電感放出能量。如果電容量足夠大,那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續的電流。如果這個通斷的過程不斷重復,就可以在電容兩端得到高於輸入電壓的電壓。
輸出濾波電容的選擇
在開關電源中,輸出電容的作用是存儲能量,維持一個恆定的電壓。
Boost電路的電容選擇主要是控制輸出的紋波在指標規定的范圍內。
對於Boost電路,電容的阻抗和輸出電流決定了輸出電壓紋波的大小。
電容的阻抗由三部分組成,即等效串聯電感(ESL),等效串聯電阻(ESR)和電容值(C)。
在電感電流連續模式中,電容的大小取決於輸出電流、開關頻率和期望的輸出紋波。
在MOSFET開通時,輸出濾波電容提供整個負載電流。
電感
在開關電源中,電感的作用是存儲能量。
電感的作用是維持一個恆定的電流,或者說,是限制電感中電流的變化。
在Boost電路中,選擇合適電感量通常用來限制流過它的紋波電流。
電感的紋波電流正比於輸入電壓和MOSFET開通時間,反比於電感量。電感量的大小決定了連續模式和非連續模式的工作點。
除了電感的感量外,選擇電感還應注意它最大直流或者峰值電流,和最大的工作頻率。
電感電流超過了其額定電流或者工作頻率超過了其最大工作頻率,都會導致電感飽和及過熱。
MOSFET
在小功率的DC/DC變化中,PowerMOSFET是最常用的功率開關。MOSFET的成本比較低,工作頻率比較高。
設計中選取MOSFET主要考慮到它的導通損耗和開關損耗。
要求MOSFET要有足夠低的導通電阻RDS(ON)和比較低的柵極電荷Qg。
參考:https://wenku.baidu.com/view/d6762151a31614791711cc7931b765ce05087ada.html
https://wenku.baidu.com/view/67fcccc8da38376baf1faea5.html?sxts=1554971484047
3. 升降壓變換電路 Buck-Boost電路
https://wenku.baidu.com/view/f105e4e23186bceb19e8bbf0.html?sxts=1557128427886
Buck/Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式,開關管Q也為PWM控制方式。
LDO的特點:
① 非常低的輸進輸出電壓差② 非常小的內部損耗③ 很小的溫度漂移④ 很高的輸出電壓穩定度⑤ 很好的負載和線性調整率⑥ 很寬的工作溫度范圍⑦ 較寬的輸進電壓范圍⑧ 外圍電路非常簡單,使用起來極為方便DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種,一是脈寬調制方式Ts不變,改變ton(通用),二是頻率調制方式,ton不變,改變Ts(易產生干擾)。其具體的電路由以下幾類:
(1)Buck電路——降壓斬波器,其輸出均勻電壓 U0小於輸進電壓Ui,極性相同。
(2)Boost電路——升壓斬波器,其輸出均勻電壓 U0大於輸進電壓Ui,極性相同。
(3)Buck-Boost電路——降壓或升壓斬波器,其 輸出均勻電壓U0大於或小於輸進電壓Ui,極性相反,電感傳輸。
(4)Cuk電路——降壓或升壓斬波器,其輸出均勻電 壓U0大於或小於輸進電壓Ui,極性相反,電容傳輸。
開關性穩壓電源的效率很高,但輸出紋波電壓較高,噪聲較大,電壓調整率等性能也較差,特別是對模擬電路供電時,將產生較大的影響。