降压DC-DC电源基础教程
出处:维库电子市场网 发布于:2023-09-15 16:21:36
硬切换
波形 电压
B. 当前
C. 栅极驱动
降压 DC-DC(降压)开关模式电源 (SMPS) 通常具有一些与之相关的基本波形。开关模式电源的前提是通过施加恒定电压来产生具有稳定斜坡斜率的电感器电流,而 VL= L x (di/dt)。这种关系是确定转换器电压调节的结果。显示了使用在连续模式下运行的降压调节器的基本示例。为了实现稳定状态,电感器中的磁通必须在导通状态和关断状态之间平衡。通量基于所施加的伏秒量。
在 ON 状态期间,磁通由下式确定: VL(on) = (Vin-Vout) x D x T
在哪里
VL 为电感电压
Vin 是输入电压
Vout 是输出电压
D 是晶体管的占空比
T是开关周期
ton 是主开关接通时间
同样,关闭状态磁通的计算公式为 VL(off) = -[(-Vout) x (1-D) x T]
求解该方程可得出降压增益关系:Vout = Vin x D 和 ton = T x D。重要的是,磁通方程提供了导通和关断阶段期间电感器电流的斜率:
diL/dt = (Vin-Vout)/L 在开关接通期间
diL/dt = -Vout/L 在开关断开期间
电感电流还包括稳态期间的直流输出电流。当与电感器斜率电流结合时,波形的峰值电流已知,从而完成功率转换器的波形形状。峰值电流如下:
峰值开关电流 =-峰值二极管电流 = 峰值电感电流 = Iout + ? * ΔiL,其中 ΔiL
通过分析开关状态,还可以通过基尔霍夫电压定律确定电压波形。电压和电流波形决定了开关功率半导体元件上的应力大小;MOSFET 开关和整流器(可以是二极管,也可以是同步整流晶体管)。
在主开关关闭期间,主开关将看到 Vin + V Sync Rec Switch 的反向电压。V Sync Rec Switch 通常接近于零,因此主开关电压近似于 Vin。在开关导通期间,整流器将看到 Vin 的反向电压。
降压调节器的开启时间由输入电压决定。然而,峰值电感器、二极管和晶体管电流由负载电流与电感器尺寸共同决定。众所周知,电感器越大,峰值电流越低。降低峰峰值电感电流还可以减少输出上的纹波电流量。因此,较大的电感是有益的,但它会增加电感器的尺寸。提高开关频率将减小电感器的尺寸,但代价是开关损耗更高。这是开关模式电源设计中常见的权衡。请注意,同步整流器的栅极驱动与图中所示的主栅极驱动相反。
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