电工培训-掌握开关稳压器的5大基本知识.docx

使用开关稳压器用的 IC， 对电路基板进行包括开关稳压器在内的板载化已经不再罕见。开关稳压器由于为高速进行开关工作的模拟反馈电路，因此应掌握关键要点以便进行工作或特性的优化。理解这些，应该能使开关稳压器的设计更驾轻就熟。要理解开关稳压器的特性并进行评估，掌握开关稳压器相关基本知识非常重要。在这里，先重温一下开关的种类、降压转换器的工作原理、同步式和异步式两个主要控制方式的的区别、可提高效率的自举原理、输出稳定化即主宰稳压器工作的反馈控制方式、 PWM 和 PFM 这两种输出电压调整方法以及作为重要特性的 IC 规格和电源特性。开关稳压器的基础开关稳压器的种类降压工作原理同步式和异步式的区别自举输出反馈控制方式PWM 和 PFM重要特性IC 的规格重要特性电源特性开关稳压器的基础：开关稳压器的种类开关稳压器的基础：开关稳压器的种类开关稳压器有许多种类，分类方法也视其观点而各有不同。在这里，根据输入电源的区别、电路方式以及功能和工作的区别来分类。根据开关稳压器的电路方式来分类根据开关稳压器的电路方式来分类DC/DC 转换器 非绝缘型异步整流式同步整流式绝缘型反激式正激式推挽式半桥式/全桥式AC/DC 转换器 非绝缘型 绝缘型首先，输入电源可以利用 DC（直流）或 AC（交流）分成 DC/DC 转换器和 AC/DC 转换器，各自再分为非绝缘型和绝缘型。绝缘型为输入（一次）和输出（二次）可绝缘的类型，绝缘主要可利用变压器。在工业设备或医疗设备等要求发生故障时具有高安全性的设备中，标准上使用绝缘型。非绝缘型在输出输入间有导通，尤其是同一电路基板内无须绝缘的电压转换等几乎都为非绝缘型。架构非绝缘型及绝缘型的转换器，各自有适合的电路方式。有同步整流式或反激式等称呼，构造零件或电路规模不同，工作原理当然也不同。其次，根据功能和工作方式来分类，不过，从这里开始便进入 DC/DC 转换器的话题。 AC/DC 转换器由于会在初段将 AC 整流平滑后基本上以 DC/DC 转换器工作，故以后请一视同仁思考。根据开关稳压器的功能和工作分类DC/DC 转换方面，可以对输入电压进行降压或升压。此外，应用上也可进行升降压、反转等转换。根据所需功能，电路构造和所选的 IC 是不同的，控制输出电压的工作模式有 PWM（Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制）和 PFM（Pulse Frequency Modulation：脉冲频率调制）。PWM的开关周期（频率）恒定且为通过调整 ON 和 OFF 时间比进行稳定化的模式， 而 PFM 则是 ON 或 OFF 时间恒定的频率变更方法。 详细内容后述。而且，为使输出稳定化的反馈控制方式有电流模式、电压模式、迟滞等，这几种详细内容也将后述。开关稳压器由这些组合构成，可通过探讨用途、输出输入条件、要求规格或性能目标、以及成本或尺寸等限制事项来选择最佳产品，为此，必须事先了解各方式的特征和优缺点。开关稳压器的基础：降压工作原理开关稳压器的基础：降压工作原理现在接着以最广泛利用的降压型开关稳压器为例说明工作原理。降压 DC/DC 转换是借着开关将 DC 电压 VIN 做时间分割后以电感和电容器使其平滑化来转换成所希望的 DC 电压。降压 DC/DC 转换的概念电路和工作如右所示。以 PWM 工作来说明，以 S1=ON/S2=OFF 将 VIN 供电时间设为 25%、以S1=OFF/S2=ON 将 0V（GND）状态设为 75%的脉冲周期，当该脉冲平均化时将为 25%的 DC。如果 VIN 为 10V，则 Vo 将为 25%的 2.5V。实际的 PWM 由于被平均化的输出负载电流会变动，故 ON 时间会一定程度一直依赖负载电流来上下移动电压。如此一来，稳压器输出下降时会增加 ON 时间，从输出传送更多的能源而使输出电压上升。输出电压充分恢复的话，接着便会缩短 ON 时间来停止输出上升。下面的电路为取代概念图的实际的电路。开关 S1 以 MOSFET 置换，S2则被置换成肖特基二极管，也显示被省略的比较电路和控制电路。对此，代表性开关式降压电路，也称为异步或二极管整流式。降压开关稳压器的工作降压开关稳压器的工作与基准电压进行比较，检查输出电压是否为设定电压低于设定电压时，开关变为 ON，从输入向输出供电此时，电感会蓄积磁能如果输出电压高于设定电压，则开关 OFF电感所蓄积的磁能变为电流被供往输出负载，再返回电感电感的磁能消失，输出电压开始下降时，开关会再度为 ON实际电流及电压的开关波形也有记载。S1 为 MOSFET 的开关晶体管、D1 为肖特基二极管、L1 为电感、C1 为输出电压、VIN 为输入电压。在这里，重温说明开关稳压器的基本工作。在进行实际评估时，检查各节点的电流或电压波形等，此际，也有必要理解此