電路中常用的“開關(guān)電源”是個什么原理？
說到開關(guān)電源，先來了解下什么是“脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)”。所謂的脈寬調(diào)制技術(shù)就是通過對一系列脈沖寬度的調(diào)制，來獲得等效的波形(含幅值和形狀)。而開關(guān)電源就是利用這一技術(shù)，通過電子開關(guān)器件(比如晶體管，場效應(yīng)管，可控硅晶閘管等)不停的“開”和“關(guān)”直流電壓，產(chǎn)生不同脈寬頻率的脈沖電壓來產(chǎn)生設(shè)計所需要的電壓。
說的有點復(fù)雜，沒關(guān)系，就簡單地說，是通過脈沖開關(guān)電路來實現(xiàn)電壓幅值要求，稱為開關(guān)電源。小編再通過兩種常用開關(guān)電源電路來簡單描述。
降壓電路
降壓電路有個專有名詞 Buck。它只能產(chǎn)生比輸入電壓低的輸出電壓。
電路如下圖所示。
電路圖中，開關(guān)為Q，開關(guān)后面是L和C組成的LC低通濾波電路，通過控制開關(guān)Q的“開”和“關(guān)"的時間，就可以調(diào)整輸出電壓的幅度。
當(dāng)開關(guān)Q“開”時，Vin端的電流流經(jīng)NMOS和電感L，并流向電容C 和Vout，此時二極管D2是反向截止的，沒有電流通過。
當(dāng)開關(guān)Q“關(guān)”時，Vin端沒有電流經(jīng)過NMOS，此時電感有儲能作用，會釋放能量，等于是輸出電流。電流流向電容C和Vout，此時二極管D2導(dǎo)通，電流通過二極管D2形成完整的回路。因為此時電感上的電壓是反向電壓，所以電流會逐漸減少。假如電感存儲的能量不夠，還沒等到下一次NMOS導(dǎo)通(即開關(guān)Q“開”)時，電感就放完電了，這樣就會導(dǎo)致電流不連續(xù)，在圖形上看電流波形類似鋸齒波，這樣的電流就帶有很豐富的高頻成分，易給電路帶來干擾。所以，電感量要求必須足夠，保證電流維持到下一次開關(guān)導(dǎo)通周期開始，另外，PWM的頻率也有關(guān)系，頻率越高，越能夠及時給電感補充能量。
升壓電路
升壓電路有個專有名詞 Boost。它可以產(chǎn)生比輸入電壓更高的輸出電壓。
電路如下圖所示。
電路圖中，開關(guān)為Q，輸入電壓Vin通過電感L和二極管D1向電容C1輸出電壓Vout。
當(dāng)開關(guān)Q“開”時，NMOS導(dǎo)通，電感L和NMOS組成回路。輸入電壓Vin的電流通過電感L，此時電感的電壓為正方向，電感在充電儲能。此時Vout的電壓由電容C1提供，二極管D1截止不導(dǎo)通，電容C1放電給Vout。同樣，要保證電容C1的容量足夠大，才不會使得在開關(guān)導(dǎo)通期間，Vout的電壓會過低，產(chǎn)生電壓紋波，造成干擾。
當(dāng)開關(guān)Q“關(guān)”時，NMOS關(guān)斷，此時二極管D1正向?qū)ǎ姼蠰給電容C1充電，它能夠?qū)㈦娙莸碾妷撼涓叩匠^電源電壓，提高電容C1的充電電壓從而Vout隨之升高。
開關(guān)電源的優(yōu)缺點
開關(guān)電源的優(yōu)點是效率高，體積小，但是缺點很明顯，由于有開關(guān)頻率，它是一個很強的電路干擾源，很多電路系統(tǒng)都是受到開關(guān)電源的干擾影響正常工作。
在應(yīng)用中，如果對開關(guān)電源部分電路做好抗干擾的處理，就能把這一優(yōu)秀的電路應(yīng)用到各種常用的電路設(shè)備上，提高電路的效率。
文章轉(zhuǎn)載自：今日頭條
編輯：admin 最后修改時間：2018-12-24
