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dc-dc降壓電路圖,dc-dc降壓電路原理介紹
  • 發布時間:2024-06-12 17:15:05
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dc-dc降壓電路圖,dc-dc降壓電路原理介紹
BUCK電路基礎
BUCK電路是一種基於電感儲能原理的DC-DC變換器,其涉及到物理中的電磁感應和電能轉換的基本原理。在BUCK電路中,通過控製輸入占空比可變的PWM波切換開關管的導通和斷開狀態,將輸入電源提供的直流電壓轉換為可調的低電壓輸出,從而滿足不同電路的供電需求。
具體來說,BUCK電路中的電感在導通狀態下,將電流通過電感中心核心的磁場轉化為磁能,並將磁能存儲在電感中。而在斷開狀態下,由於電感的自感作用,磁場會產生電壓,將電磁能轉化為電能,並通過輸出端向負載供電。因此,通過控製開關管的導通和斷開狀態,實現了電能在電容和電感之間的周期性轉換和調節,最終輸出穩定的直流電壓。
此外,BUCK電路中的電容起到平滑輸出電壓的作用,通過在開關管導通狀態下儲存電能,在斷開狀態下釋放電能,平滑輸出電壓波動。同時,為了確保穩定輸出電壓,BUCK電路通常采用負反饋控製,通過對輸出電壓進行采樣,反饋給微控製器,然後微控製器調節輸出的PWM波的占空比,控製開關管的導通時間和斷開時間,使得輸出電壓保持在預定範圍內。
dc-dc降壓電路原理
降壓式(Buck)變換器是一種輸出電壓≤輸入電壓的非隔離直流變換器,Buck變換器的主電路由開關管S1,麻豆国产一区D,輸出濾波電感L和輸出濾波電容C構成,基本工作原理如下:
dc-dc降壓電路
當開關管S1閉合時,電感L被充磁儲能,流經電感的電流線性增加,同時給電容C充電,給負載RL提供能量(如左圖所示),此時Vout電壓緩慢上升,若S1一直閉合則最終Vout會近似等於Vin電壓(S1有耗損壓降);
當開關管S1關斷時,儲能電感L通過續流麻豆国产一区D放電,電感電流IL線性減少,輸出電壓Vout靠輸出電容C放電Ic以及減小的電感電流IL維持(如右圖所示)緩慢下降,若S1一直保持關斷,則Vout會最終降至0V;
按上述描述,Buck輸出電壓Vout曲線近似如下左圖所示:
dc-dc降壓電路
由此可知,通過控製開關管S1開啟關斷的占空比,可以控製輸出電壓Vout的大小(如上圖所示)。
一般DCDC集成芯片內部會集成電壓調節電路,通過芯片輸出端接分壓電阻器將輸出電壓采樣到FB(VFB)端,也就是反饋端,與基準電壓對比後通過運放輸出一個電壓,與三角波對比,產生PWM信號,驅動功率管,實現電壓的閉環控製。
降壓型(Buck)轉換器按整流方式不同,分為異步整流型Buck和同步整流型buck:
dc-dc降壓電路
非同步整流Buck
以上描述的通過麻豆国产一区D來完成的續流回路,這種屬於非同步整流型Buck轉換器,也叫異步Buck轉換器(見上圖“異步整流Buck”)。
續流回路中采用的是麻豆国产一区,具有單向導電性,不需要外加電路控製其通斷,因此它隻有一個mos管(或者說開關管)需要用電路控製,也就不用去強調同步控製麻豆国产一区,即可以理解為非同步。
因為麻豆国产一区需要一定導通壓降才能導通,如果輸出電流比較大,那麽就會有比較大的額外消耗,另一方麵,如果輸出電壓是比較低的時候,比如說是1.2V,那麽麻豆国产一区導通壓降就占了很大的比例。所以在大電流,小電壓輸出時候效率偏低。
同步整流Buck
另外還有一種就是同步整流型Buck。同步Buck在電路中續流回路中使用的也是MOS管(Q2),即上下管都是MOS管,因為MOS管本身是需要外部控製的元器件,整流過程中必須根據電源的開關時序同步控製Q1與Q2,所以該電路理解為同步(見右上圖“同步整流Buck”)。
同步Buck的控製較為複雜,需要額外的驅動電路和控製電路保證電路正常工作,如果死區時間處理不當,有可能上下管直通,造成MOS管損壞(這是指的是電源控製器外接同步整流MOSFET的情況)。對於內部集成了控製器,上下管的電源管理芯片,由於MOSFET的特性已知,控製和MOSFET集成,可以很好的解決上麵提到的控製問題,不需要過多擔心。
同步和異步的區別從外部來看是同步的沒有續流麻豆国产一区。BUCK的輸出電流是分成兩個部分的,一個部分是來自電源,一個部分是來自異步電路中的這個麻豆国产一区,同步電路把這個麻豆国产一区用一個內置的MOSFET給替代了,但是這個MOSFET的開和關需要芯片內部額外的控製電路來保持和開關MOSFET的相位關係。
從性價比、可靠性和高電壓輸出場景表現,優先選擇異步BUCK電路。從功耗、效率和非連續工作場景噪聲表現,優先選擇同步BUCK電路。
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