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开关电源的基本原理及其设计 东华理工大学 陈润行设计QQ 771988892 基本知识补充 1 二极管 符号 伏安特性曲线 2 运放的输入输出关系曲线3 比较器的功能4 N沟道MOSFET的特性 二极管 可以把二极管近似看作一个开关 当其正极电压大于负极电压0 7V时 开关导通 其他情况 则视为断开 运放 运放是一种把同相输入端和方向输入端之间压差 图Up Un 放大10000倍以上的电压放大器 Vout K Up Un K 10000 N沟道MOSFET 如左图 当NMOSFET管G S之间的压降大于Vt时 D S之间导通 反之 D S之间关断 它是一个G S压降大小 控制的开关 比较器 如图1所示 比较器有两个输入端 同相输入端 端 及反相输入端 端 有一个输出端Vout 输出电平信号 另外有电源V 及地 同相端输入电压VA 反相端输入电压VB 如图1 b 所示 在时间0 t1时 VA VB Vout输出高电平 在t1 t2 VB VA时Vout输出低电平 开关电源最基本的两种电路 Buck降压电路 Boost升压电路 NS杯两个题目都要用到Buck降压电路 我们着重介绍Buck电路原理 Buck型降压电路 1 当开关S导通时2 当开关S断开时 定义占空比D为Ton T 则输入输出电压关系为Vout Vin D 能量守恒角度理解 滤波角度 反馈的引入 板书 假设我们要做一个恒压源 那么 1 当输入电压摆动时 输出电压会变化 无法稳定在一个固定的值 2 当输出的电流变化时 根据电压源模型 可知输出电压也会变化 为了稳定输出电压 我们必须引入电压反馈 反馈的原理 板书 1 当输出电压变高时2 当输出电压变低时 完整的Buck恒压电路 经过反复的调整 最后输出电压稳定在Vout R2 Vref R2 R1 讲到这里 大家有没有什么问题 Buck恒流电路 输出电流流过采样电阻R1 产生压降R1 Io 这部分电压作为反馈信号输入反馈电路 整个电路就成了恒流源 最后稳定输出的电流Io Vref R1 Buck恒压恒流源 因此 通过模拟开关让误差放大器同相端的输入在电压反馈信号和电流反馈信号之间切换 则可以在一个电路上分别实现恒压恒流功能 电感电容大小的确定 电感近似计算公式 L 5 Vin Vout Vout T Vin Iout 其中Vin为输入电压 T为开关的周期 Iout为输出额定电流 Vout输出额定电压电容近似计算公式 C 0 2 65 10负六次方 Iout Vor其中Vor为输出纹波电压 一般取50mv 制作开关电源的注意事项 1 选用低导通电阻的MOSFET管和驱动波形的快速上升下降是提高开关电源效率的关键 2 反馈回路尽量短 远离强磁场区域 如电感 变压器 可以防止电源震荡自激 3 选取续流二极管和电感时 要注意所选器件的额定电流大于电源输出电流 所选滤波电容的耐压要大于输出电压 电容的正负管脚不要接反 Boost升压电源 1 MOSFE
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