電路中常用的“開(kāi)關(guān)電源”是個(gè)什么原理？
說(shuō)到開(kāi)關(guān)電源，先來(lái)了解下什么是“脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)”。所謂的脈寬調(diào)制技術(shù)就是通過(guò)對(duì)一系列脈沖寬度的調(diào)制，來(lái)獲得等效的波形(含幅值和形狀)。而開(kāi)關(guān)電源就是利用這一技術(shù)，通過(guò)電子開(kāi)關(guān)器件(比如晶體管，場(chǎng)效應(yīng)管，可控硅晶閘管等)不停的“開(kāi)”和“關(guān)”直流電壓，產(chǎn)生不同脈寬頻率的脈沖電壓來(lái)產(chǎn)生設(shè)計(jì)所需要的電壓。
說(shuō)的有點(diǎn)復(fù)雜，沒(méi)關(guān)系，就簡(jiǎn)單地說(shuō)，是通過(guò)脈沖開(kāi)關(guān)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓幅值要求，稱為開(kāi)關(guān)電源。小編再通過(guò)兩種常用開(kāi)關(guān)電源電路來(lái)簡(jiǎn)單描述。
降壓電路
降壓電路有個(gè)專有名詞 Buck。它只能產(chǎn)生比輸入電壓低的輸出電壓。
電路如下圖所示。
電路圖中，開(kāi)關(guān)為Q，開(kāi)關(guān)后面是L和C組成的LC低通濾波電路，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)Q的“開(kāi)”和“關(guān)"的時(shí)間，就可以調(diào)整輸出電壓的幅度。
當(dāng)開(kāi)關(guān)Q“開(kāi)”時(shí)，Vin端的電流流經(jīng)NMOS和電感L，并流向電容C 和Vout，此時(shí)二極管D2是反向截止的，沒(méi)有電流通過(guò)。
當(dāng)開(kāi)關(guān)Q“關(guān)”時(shí)，Vin端沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)NMOS，此時(shí)電感有儲(chǔ)能作用，會(huì)釋放能量，等于是輸出電流。電流流向電容C和Vout，此時(shí)二極管D2導(dǎo)通，電流通過(guò)二極管D2形成完整的回路。因?yàn)榇藭r(shí)電感上的電壓是反向電壓，所以電流會(huì)逐漸減少。假如電感存儲(chǔ)的能量不夠，還沒(méi)等到下一次NMOS導(dǎo)通(即開(kāi)關(guān)Q“開(kāi)”)時(shí)，電感就放完電了，這樣就會(huì)導(dǎo)致電流不連續(xù)，在圖形上看電流波形類似鋸齒波，這樣的電流就帶有很豐富的高頻成分，易給電路帶來(lái)干擾。所以，電感量要求必須足夠，保證電流維持到下一次開(kāi)關(guān)導(dǎo)通周期開(kāi)始，另外，PWM的頻率也有關(guān)系，頻率越高，越能夠及時(shí)給電感補(bǔ)充能量。
升壓電路
升壓電路有個(gè)專有名詞 Boost。它可以產(chǎn)生比輸入電壓更高的輸出電壓。
電路如下圖所示。
電路圖中，開(kāi)關(guān)為Q，輸入電壓Vin通過(guò)電感L和二極管D1向電容C1輸出電壓Vout。
當(dāng)開(kāi)關(guān)Q“開(kāi)”時(shí)，NMOS導(dǎo)通，電感L和NMOS組成回路。輸入電壓Vin的電流通過(guò)電感L，此時(shí)電感的電壓為正方向，電感在充電儲(chǔ)能。此時(shí)Vout的電壓由電容C1提供，二極管D1截止不導(dǎo)通，電容C1放電給Vout。同樣，要保證電容C1的容量足夠大，才不會(huì)使得在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間，Vout的電壓會(huì)過(guò)低，產(chǎn)生電壓紋波，造成干擾。
當(dāng)開(kāi)關(guān)Q“關(guān)”時(shí)，NMOS關(guān)斷，此時(shí)二極管D1正向?qū)，電感L給電容C1充電，它能夠?qū)㈦娙莸碾妷撼涓叩匠^(guò)電源電壓，提高電容C1的充電電壓從而Vout隨之升高。
開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)
開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是效率高，體積小，但是缺點(diǎn)很明顯，由于有開(kāi)關(guān)頻率，它是一個(gè)很強(qiáng)的電路干擾源，很多電路系統(tǒng)都是受到開(kāi)關(guān)電源的干擾影響正常工作。
在應(yīng)用中，如果對(duì)開(kāi)關(guān)電源部分電路做好抗干擾的處理，就能把這一優(yōu)秀的電路應(yīng)用到各種常用的電路設(shè)備上，提高電路的效率。
文章轉(zhuǎn)載自：今日頭條
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-12-24
