DCDC的工作原理

1、根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关稳压电源。         线性稳压电源，是指调整管工作在线性状态下的稳压电源。而在开关电源中则不一样，开关管（在开关电源中，我们一般把调整管叫做开关管）是工作在开、关两种状态下的：开电阻很小；关电阻很大。    开关电源是一种比较新型的电源。它具有效率高，重量轻，可升、降压，输出功率大等优点。但是由于电路工作在开关状态，所以噪声比较大。 通过下图，我们来简单的说说降压型开关电源的工作原理。如图所示，电路由开关K（实际电路中为三极

2、管或者场效应管），续流二极管D，储能电感L，滤波电容C等构成。当开关闭合时，电源通过开关K、电感L给负载供电，并将部分电能储存在电感L以及电容C中。由于电感L的自感，在开关接通后，电流增大得比较缓慢，即输出不能立刻达到电源电压值。一定时间后，开关断开，由于电感L的自感作用（可以比较形象的认为电感中的电流有惯性作用），将保持电路中的电流不变，即从左往右继续流。这电流流过负载，从地线返回，流到续流二极管D的正极，经过二极管D，返回电感L的左端，从而形成了一个回路。通过控制开关闭合跟断开的时间（即PWM脉冲宽度调制），就可以控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开、关的时间，以保持输出电压不变，这

3、就实现了稳压的目的。在开关闭合期间，电感存储能量；在开关断开期间，电感释放能量，所以电感L叫做储能电感。二极管D在开关断开期间，负责给电感L提供电流通路，所以二极管D叫做续流二极管。  在实际的开关电源中，开关K由三极管或场效应管代替。当开关断开时，电流很小；当开关闭合时，电压很小，所以发热功率U×I就会很小。这就是开关电源效率高的原因。 看过完两个关于电源的FAQ后，大家可能对电源的效率计算还不了解。在后面的FAQ中，我们将专门给大家介绍。PWM DC/DC转换器的工作原理查看最近90天中添加的最新产品最新电子元器件资料免费下载派睿电子TI有奖问答 - 送3D汽

4、车鼠标IR推出采用焊前金属的汽车级绝缘栅双极晶体管全球电子连接器生产商samtec最新断路器保护套以Buck PWM DC/DC转换器为例，来介绍PWM DC/DC转换器的工作原理。Buck PWM DC/DC转换器在连续导电模式（COM）时的工作原理，可以用如图2（a）来说明：在一个开关周期内，开关管的开关过程将直流输入电压u进行斩波，形成脉冲宽度为Ton的方波（Ton为开关管导通时间）。当开关管导通时，二极管关断，输入端直流电源Ui将功率传送到负载，并使电感储能（电感电流上升）；当开关管关断时9二极管导通续流，电感上储存的能量向负载释放（电感电流下降）。在一个开关周期内，电感电流的平均值等

5、于负载电流r。（忽略滤波电容C的ESR）。用同样的方法可以分析Boost，BuckBccGt PWM BCDC转换器的工作原理。下面推导工作在CCM模式的PWM DCDC转换器的输出输人电压转换比1J。U；。其出发点是：在稳态工作时，PWM DCDC转换器一个开关周期内，开关管在导通和关断时间内的伏秒面积平衡，即在一个开关周期内电感承受的电压对时间的积分为零：式中 uL电感承受的电压；Ts开关周期；式中 fa开关频率；Ton、Toff一个开关周期内，开关管的导通时间和关断时间。占空比（Duty Cyc1e Ratio）或称导通比：以CCM Buck PWM DC/DC转换器为例，由如图2（a）

6、可得Ui和Uo分别为Buck PWM DC/DC转换器的输入电压和输出电压。由式（2-1），得或 (Ui-Uo)Ton=UoToff (Ui-Uo)DuTs=Uo(1-Du)Ts故得工作在COM模式的Buck PWM DC/DC转换器输出/输入电压的转换比为Uo/Ui=Du占空比Du总是小于1的，所以Buck转换器是一种降压式转换器。理想Buch转换器的效率为1，可以认为Ui/Ii=UoIo由式（2-2）、式（2-3）可得Io/Ii=1/DU可见，Buck转换器是一种升流转换器，Io和Ii分别表示PWM转换器的平均输出电流和输入电流。用同样的方法可以推导出，工作在COM模式的Boost、Buc

7、k-Boost PWM DC/DC转换器的输出/输入电压的转换比分别为Boost PWM DC/DC转换器Uo/Ui=1/（1-Du）Buck-Boost PWM DC/DC转换器Uo/Ui=Du/（1-Du）由式（2-5）、式（2-6）可知，Boost转换器是一种升压转换器，可以证明，理想Boost转换器是降流转换器。Buck-Boost转换器是一种升降压转换器，具体是升压还是降压，取决于占空比Du的大小；当Du0.5时，Du/（1-Du）1，Buck Boost转换器是升压转换器；当Du0.5时，Du/（1-Du）1，则是降压转换器。在DCM模式下，Buck、Boost、Buck-Boos

8、t转换器的输出/输入电压的转换比不同于式（2-2）、式（2-5）、式（2-6），可以用同样的方法求得，但计算过程较为复杂。Buck、Boost、Buck Boost PWM DC/DC转换器是PWM DC/DC转换器的最基本电路（Basic topo1ogica1 configuration），由这三种基本电路可以推导演化出其他形式的PWM DC/DC转换器电路。电感降压式DCDC变换器：电路原理框图如图所示。图 电感降压式DCDC变换器原理框图图中，VIN为输入电压，VOUT为输出电压，L为储能电感，VD为续流二极管，C为滤波电容，R1、R2为分压电阻，经分压后产生误差反馈信号FB，用以稳定

9、输出电压和调输出电压的高低。电源开关管V既可采用N沟道绝缘栅场效应管（MOSFET），也可采用P沟道场效应管，当然也可用NPN型晶体管或PNP型晶体管，实际应用中，一般采用P沟道场效应管居多。降压式DCDC变换器的基本工作原理是：V开关管在控制电路的控制下工作在开关状态。开关管导通时，FIN电压经开关管S、D极、储能电感L和电容C构成回路，充电电流不但在C两端建立直流电压，而且在储能电感L上产生左正、右负的电动势；开关管截止期间，由于储能电感L中的电流不能突变，所以，L通过自感产生右正、左负的脉冲电压。于是，L右端正的电压滤波电容C一续流二极管VDL左端构成放电回路，放电电流继续在C两端建立直

10、流电压，C两端获得的直流电压为负载供电。因此，降压式DCDC变换器产生的输出电压不但波纹小，雨且开关管的反峰电压低。工作原理： 本图是根据实物剖析而来，电源经D2、R1为IC1提供+12V左右的电压，6脚输出脉冲经C4和变压器耦合后驱动Q1振荡，当Q1导通后输出电流通过L经C9滤波后向负载供电，当Q1截止时，变压器式电感B3磁能转变为电能，其极性左负右正，续流二极管D4导通，电流通过二极管继续向负载供电，使负载得到平滑的直流，当输出电压过低或过高时，从电阻R11、R10、R9组成的分压电路中得到取样电压送到IC1 2脚与内部2.5V基准电压比较后控制Q1导通脉宽，从而使输出电压得到稳定。当负载

11、电流发生短路或超过8A时，IC1 3脚电压的上升会控制脉宽使Q1截止，以确保Q1的安全。 C8和R7构成振荡时间常数，本电路的振荡频率为65KHz，其计算公式为下： 3845内部结构及引脚功能 误差放大器输出/补偿电压反馈输入电流取样输入振荡电路时间常数地开关管驱动脉冲输出电源5V基准电压一般与振荡器相接 附：数字万用表测场效应管的方法：用二极管档红表笔接栅极G，黑表笔接源极S，数字表显示1，黑表笔接S不动，将红表笔移至漏极D，此时数字表应显示150-300左右的数值，将红表笔接源极S，黑表笔接漏极D，此时应有60-100的数据，然后换过来，即S接黑，D接红，此时数据还是在150-300左右，

12、用手一边接D，一边碰一下栅极G或用镊子短路DS，此时数据会慢慢变为无穷大1，然后交换表笔，即S接红，D接黑，数据将在500左右，此时证明该管是好的！DC/DC转换器工作原理对于不带高频变压器的非隔离式PWM DC/DC转换器中，最基本的转换器是Buck转换器和Boost转换器。如图中其他的转换器都是由这两种转换 器演化派生出来的。本章前面对此已进行了较为详细的阐述，这里仅给出结论。（1）Buck Boost转换器（反相型，是指输出电压Uo的极性和输入电压Ui的极性上端与下端相反）是由Buck转换器和Boost转换器串联而成的，它 将两只开关管合并成一只开关管。（2）Cuk转换器是由Boost转

13、换器和Buck转换器串联而成的，它将两只开关管合并成一只开关管。因此，它的输入部分与Boost转换器相似，雨 输出部分与Buck转换器相似。（3）Zeta转换器是由Buck-Boost转换器和Buck转换器串联而成的，同样是将两只开关管合并成一只开关管。它的输入部分与Buck-Boost转换器 相似，而输出部分与Buck转换器相似。（4）SEPIC转换器是由Boost转换器和Buck-Bocst转换器串联而成的，它将两只开关管合并成一只开关管。它的输入部分与Boost转换器相似， 而输出部分与Buck Boost转换器相似。（5）Forward转换器是在Buck转换器中插人一个高频变压器而成的；推挽式转换器则是由两个Forward转换器叠加而成的；半桥式转换器实际上 也是由两个Forward转换器叠加而成的，只是输人电压为U2；全桥式转换器由两个半桥式转换器叠加而成。因此，Forward转换器、推挽式 转换器、半桥式转换器和全桥式转换器都属于Buck转换器演化派生而来的。（6）F1yback转换器是将Buck-Boost转换器中的电感转换成高频变压器得到的。VPT DC/DC航空电源:INTERPOINT DC/DC航空电源:通过以上的介绍可知，如图所示的各种DC/DC转换器主电路之间的关系，是由降压型Buck DC/DC转换器、升压型Boost