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电路中常用的“开关电源”是个什么原理?

开关电源 作者: 来源: 发布时间:2018-12-24 09:58:00   浏览:41

说到开关电源,先来了解下什么是“脉宽调制技术(PWM)”。所谓的脉宽调制技术就是通过对一系列脉冲宽度的调制,来获得等效的波形(含幅值和形状)。而开关电源就是利用这一技术,通过电子开关器件(比如晶体管,场效应管,可控硅晶闸管等)不停的“开”和“关”直流电压,产生不同脉宽频率的脉冲电压来产生设计所需要的电压。

说的有点复杂,没关系,就简单地说,是通过脉冲开关电路来实现电压幅值要求,称为开关电源。小编再通过两种常用开关电源电路来简单描述。

降压电路
降压电路有个专有名词 Buck。它只能产生比输入电压低的输出电压。

电路如下图所示。

降压电路

电路图中,开关为Q,开关后面是L和C组成的LC低通滤波电路,通过控制开关Q的“开”和“关"的时间,就可以调整输出电压的幅度。

当开关Q“开”时,Vin端的电流流经NMOS和电感L,并流向电容C 和Vout,此时二极管D2是反向截止的,没有电流通过。

当开关Q“关”时,Vin端没有电流经过NMOS,此时电感有储能作用,会释放能量,等于是输出电流。电流流向电容C和Vout,此时二极管D2导通,电流通过二极管D2形成完整的回路。因为此时电感上的电压是反向电压,所以电流会逐渐减少。假如电感存储的能量不够,还没等到下一次NMOS导通(即开关Q“开”)时,电感就放完电了,这样就会导致电流不连续,在图形上看电流波形类似锯齿波,这样的电流就带有很丰富的高频成分,易给电路带来干扰。所以,电感量要求必须足够,保证电流维持到下一次开关导通周期开始,另外,PWM的频率也有关系,频率越高,越能够及时给电感补充能量。

升压电路
升压电路有个专有名词 Boost。它可以产生比输入电压更高的输出电压。

电路如下图所示。

升压电路

电路图中,开关为Q,输入电压Vin通过电感L和二极管D1向电容C1输出电压Vout。

当开关Q“开”时,NMOS导通,电感L和NMOS组成回路。输入电压Vin的电流通过电感L,此时电感的电压为正方向,电感在充电储能。此时Vout的电压由电容C1提供,二极管D1截止不导通,电容C1放电给Vout。同样,要保证电容C1的容量足够大,才不会使得在开关导通期间,Vout的电压会过低,产生电压纹波,造成干扰。

当开关Q“关”时,NMOS关断,此时二极管D1正向导通,电感L给电容C1充电,它能够将电容的电压充高到超过电源电压,提高电容C1的充电电压从而Vout随之升高。

开关电源的优缺点
开关电源的优点是效率高,体积小,但是缺点很明显,由于有开关频率,它是一个很强的电路干扰源,很多电路系统都是受到开关电源的干扰影响正常工作。

在应用中,如果对开关电源部分电路做好抗干扰的处理,就能把这一优秀的电路应用到各种常用的电路设备上,提高电路的效率。

文章转载自:今日头条

编辑:admin  最后修改时间:2018-12-24