開關(guān)電源作為負(fù)載的臨時(shí)源
許多功率控制應(yīng)用中,功率晶體管,MOSFET或IGFET均以其開關(guān)模式高速運(yùn)行,因此需要反復(fù)將其導(dǎo)通和關(guān)斷。這樣做的主要優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)器的功率效率可以很高,因?yàn)榫w管要么導(dǎo)通,要么導(dǎo)通(飽和),要么截止(截止)。有幾種類型的DC-DC轉(zhuǎn)換器(與作為逆變器的DC-AC轉(zhuǎn)換器相反)配置,這里介紹了三種基本的開關(guān)電源模塊:Buck,Boost和Buck。 -升壓型開關(guān)穩(wěn)壓器。這三種拓?fù)涠际撬鼈兊妮斎牒洼敵鲭妷汗蚕硪粭l公共接地線。每個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)在穩(wěn)態(tài)占空比,輸入和輸出電流之間的關(guān)系以及固態(tài)開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的輸出電壓紋波方面都有其特性。這些開關(guān)模式電源拓?fù)涞牧硪粋€(gè)重要屬性是開關(guān)動(dòng)作對(duì)輸出電壓的頻率響應(yīng)。
電感器和電容器的組合形成一個(gè)LC濾波器,可清掃晶體管開關(guān)動(dòng)作所產(chǎn)生的很多紋波。因此,當(dāng)晶體管固態(tài)開關(guān)閉合時(shí),從模塊電源供應(yīng)電流,而當(dāng)晶體管開關(guān)斷開時(shí),電感器提供電流。請(qǐng)注意,流經(jīng)電感器的電流沿相同方向,直接來(lái)自電源或通過二極管,但顯然在開關(guān)周期內(nèi)的不同時(shí)間。由于晶體管開關(guān)不斷閉合和斷開,因此平均輸出電壓值將與占空比D有關(guān),占空比D被定義為一個(gè)完整開關(guān)周期內(nèi)晶體管開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間。一旦電感器中的能量結(jié)束,電容器就開始通過負(fù)載放電,并開關(guān)電源作為負(fù)載的臨時(shí)源。這一直持續(xù)到晶體管再次導(dǎo)通關(guān)模式電源是一種功率轉(zhuǎn)換器,它利用諸如MOSFET之類的開關(guān)器件以高頻率連續(xù)導(dǎo)通和關(guān)斷; 以及諸如電容器和電感器的能量存儲(chǔ)裝置,以在開關(guān)裝置的非導(dǎo)通狀態(tài)期間供電。占空比越大,開關(guān)電源的平均DC輸出電壓越高。從中我們還可以看到,由于占空比D不會(huì)達(dá)到一個(gè)(單位),因此穩(wěn)壓器將使輸出電壓低于輸入電壓。