基本電子電路:開關(guān)電源講解

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　　做硬件工程師的，幾乎都碰到過開關(guān)電源。網(wǎng)上的資料也很多。筆者也經(jīng)常接觸開關(guān)電源，從工程應(yīng)用實(shí)踐中自己總結(jié)了一些開關(guān)電源的心得。本文力求淺顯易懂。但愿對(duì)開關(guān)電源比較陌生的工程師能有所幫助。開關(guān)電源是一個(gè)很大的領(lǐng)域，本文的描述僅見一斑，有不當(dāng)之處，望以斧正之。

　　1：常用的開關(guān)電源的原理——單端自激boost升壓電路

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　　如上圖，開關(guān)電源利用電感電流不能瞬間改變的原理，用ctrl信號(hào)打開三極管，使得Vin通過電感和三極管向地流動(dòng)。由于電感電流不能突變，因此，這個(gè)回路不能理解成短路，應(yīng)理解成給電感充能。充能是通過電感流過的電流不斷增大體現(xiàn)的，電流越大，電感的儲(chǔ)能越多。

　　當(dāng)電感電流增加到一定程度，用ctrl關(guān)閉三極管。則電感電流的回地的路就被切斷。同樣由于電感電流不能突變，因此，電流就會(huì)通過二極管流向電容。這樣就完成一次電感通過二極管給電容充電的過程。Ctrl信號(hào)周期性不停止的復(fù)現(xiàn)，宏觀上就形成從vin不斷流向電容的電流。這個(gè)過程與vout和vin電壓孰高孰低無關(guān)。意味著可升壓，也可降壓。

　　上面說的切斷電感電流，迫使電流流向改變，一般叫做“反激”，上圖的電感只有一個(gè)，反激點(diǎn)只有一個(gè)，叫做單端。有的電路用2個(gè)電感，交替進(jìn)行電流流動(dòng)。做直流逆變交流時(shí)，一般用2個(gè)電感，形成推挽效果。

　　2：如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓

　　上圖是原理。由于vout的負(fù)載不確定，因此，vout不可能穩(wěn)定在我們期望的電壓上，可能是升壓，也可能是降壓。解決這個(gè)問題的辦法是利用vout的電壓進(jìn)行反饋。當(dāng)vout電壓低于期望值時(shí)，反饋信號(hào)就會(huì)調(diào)整ctrl，使它打開三極管的時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)。則電感充能更多，從而使vout上升。反過來也一樣。

　　這樣ctrl信號(hào)就有了個(gè)名字，叫pwm。一般是改變它的占空比。當(dāng)vout電壓不夠時(shí)，增加pwm信號(hào)占空比，使得更多的電能流向vout。

　　3：占空比

　　從原理容易理解，pwm信號(hào)不能達(dá)到100%占空比，那樣就真的短路了。當(dāng)pwm信號(hào)占空比大到一定程度時(shí)，也就是剛好有時(shí)間讓三極管能開關(guān)時(shí)，電感的充能達(dá)到極大值。這個(gè)電能必須能滿足后續(xù)電路的消耗。這樣就能使vout穩(wěn)定在我們需要的電壓上。