什么是降压转换器?降压转换器的工作原理

发表时间: 2024-02-22 10:40:55 作者: 产品中心

  设备,用于将高电压转换为低电压。它的最大的作用是将输入电压降低到所需的输出电压,以供给负载使用。降压转换器大范围的应用于各种领域,如

  降压转换器的原理是基于电感和开关管的工作原理。经过控制开关管的通断,使电感储存能量,然后通过电容器将能量输出,实现电压的降低。这种转换器也被称为降压开关转换器,因为它是一种电压输出低于电压输入的开关转换器。

  降压转换器通常至少包含两个半导体元件(如二极管晶体管)和一个储能元件(如电容器或电感器)。在输出端和输入端,还可能会加上以电容器为主的滤波器,以降低电压涟波。

  降压转换器是一种输出电压低于输入电压的开关转换器。也称为降压开关转换器。降压转换器只有四个主要部件。它们分别是开关管(下图中的Q1)、二极管(下图中的D1)、电感器(下图中的L1)和电容滤波器(下图中的C1)。输入电压 VIN 必须高于输出电压 VOUT 才能成为降压转换器。

  降压转换器充当电压调节器,但利用 BJT、MOSFETIGBT等半导体部件的开关动作。 Q1将不断地开关,D1充当续流二极管,L1将充放电能量,而C1将存储能量。降压稳压器是一种低损耗稳压器,如果设计得当,效率可达 90% 以上。

  上图显示了一个非常基本的降压转换器电路。要了解降压转换器的工作原理,我将把电路分为两种情况。晶体管导通时的第一个条件,晶体管关闭时的下一个条件。

  在这种情况下,我们大家可以看到二极管处于开路状态,因为它处于反向偏置状态。在这种情况下,一些初始电流将开始流过负载,但电流受到电感器的限制,因此电感器也开始逐渐充电。(关注不迷路-电路一点通)因此,在电路导通期间,电容器会逐个周期地建立充电,并且该电压会反映在负载上。

  当晶体管处于关闭状态时,存储在电感器 L1 中的能量会崩溃并通过二极管 D1 流回,如带箭头的电路所示。在这种情况下,电感两端的电压极性相反,因此二极管处于正向偏置状态。现在,由于电感器的磁场坍塌,电流继续流过负载,直到电感器电量耗尽。所有这些都发生在晶体管处于关闭状态时。

  在电感几乎耗尽存储能量的一段时间后,负载电压再次开始下降,在这种情况下,电容器C1成为主要电流源,电容器在那里保持电流流动,直到下一个周期开始再次。

  现在通过改变开关频率和开关时间,我们可以从降压转换器获得从 0 到 Vin 的任何输出。

  在上图中,我们能够正常的看到,当开关导通时,电感电流 (iI) 线性增加,然后当开关断开时,电感开始减小,但开关再次导通,同时电感部分放电。这是连续操作模式。

  不连续模式与连续模式略有不同。在断续模式下,电感器在开始新的充电周期之前完全放电。在开关打开之前,电感器将完全放电至零。

  在间断模式下,如上图所示,当开关导通时,电感电流 (il) 线性增加,然后当开关断开时,电感开始减小,但开关仅在电感电流之后才导通。完全放电,电感电流完全为零。这是不连续操作模式。在此操作中,流过电感器的电流不连续。

  的重要零件加以说明其电感和电容器的选定方法如何对性能或特性产生极大影响。为了深入理解,有必要知道

  在此前的博文中,我讨论了VIN范围、VOUT范围和可用输出电流IOUT最大值的区别。布局的差异源自反向

  非常有效。若电流再大的话,功耗和效率就慢慢的出现问题。一种较好的方法是使用多相

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