Buck电路应用实例.doc

电源模块： 本系统使用太阳能电池供能，由于太阳能电池内阻较大输出电压容易大幅度变化，而GSM等模块需要一个稳定的电压，所以电源模块中只用太阳能电池为蓄电池充电而后蓄电池通过稳压电路为整个系统供电。充电电路： 太阳能电池板伏安特性曲线，在电压达到某个值后，电流会急剧下降，此时充电效率会大大降低，所以应将电压控制在最大功率点左右。而系统电压一般为5V，低电量时电压4V左右，而不同的太阳能电池板的输出电压不同，因此需要一个DCDC转换器转换成给蓄电池充电的相应的电压电流，使转变输入电压后有效输出固定电压。需根据所选太阳能电池板准备相应升压或降压DC-DC转换器。 伏安曲线 功率I/A U/V 图二 太阳能电池板伏安特性曲线 充电的第一阶段为恒流充电，当蓄电池电压上升到接近5V时进行恒压充电，再进行一段时间的涓流充电。在蓄电池的实际应用中，也可采用恒压限流充电法。稳压电路中使用的Buck电路：当驱动信号使开关管导通时图三左下图，电容C开始充电，输出电压加在负载上。电容C在充电过程中电感L的电流逐渐增加，储存的能量也逐渐增加，此时续流二极管反向截止。当驱动信号使开关管截止时如图三右下图，L开始释放能量，L中的电流开始减小，L产生的感应电动势使续流二极管导通，电流通过电感、续流二极管构成回路给负载传递能量。当负载电压低于电容C两端的电压时，C开始向负载释放放能量。驱动控制信号使开关管周而复始的重复上述过程，从而使输出电压趋向一个定值。图四 降压buck电路DC-DC转化器中用到的反激电路：当T1导通时，电源电流流过变压器原边，i1增加，其变化为di1/dt=Ui/L1而副边由于二极管D的作用，i2为0，变压器磁心磁感应强度增加，变压器储能；当T1关断时，原边电流迅速降为0，副边电流i2在反激作用下迅速增大到最大值，然后开始线性减小，其变化为di2/dt=Uo/L2，此时原边由于开关管的关断，电流为0，变压器磁心磁感应强度减小，变压器放能。反激电路适用于200W以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及。开关管截止时，向次级输送能量，电路简单、元件数量较少、成本相对较低。 图五 反激式电路稳压开关电源： 采用7805稳压电路，78系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。 在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。 控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考