刚刚接触开关电源的时候,是从最简单的buck电路学起的,常常看到+5v转+3.3v。
但是一直不能理解是怎么转出来的,毕竟刚刚接触,不太了解原理。
那什么是buck电路呢?就是一个降压电路,简单理解就是5v砍了一刀变成了3.3v,当然,实际的过程不是这样的。
首先,我们来看一个最简单的buck开关降压电源电路。
为了方便,我们假设,元器件都是理想的状态。
我们主要看晶体管开关的两个状态:
1、当Q导通时,二极管D,电感L,电容C,以及输入Vi和Vo的情况。
Q导通的时候,A点的电压等于Vi,这时候的电感L的电压为:
VL=Vi-Vo;
根据我们经常听说的:电感电流不突变,电容电压不突变。
电感的电流公式:
di/dt=V/L;
所以,我们看到的波形就是一个斜率为:
di/dt= Vi-Vo /L
缓慢上升的直线波形。
这时候D不导通,这时候电流的流向是Q、L、C,还有负载。
2、当Q关断时,二极管D,电感L,电容C,以及输入Vi和Vo的情况。
Q关断的时候,A点的电压会快速下降到零。
原因就是:电感电流不突变,电感产生反电动势。
可以理解为,本来A点电势是正的,突然变负。结合基尔霍夫电压/电流定律,需要给电感提供一个续流的回路,也为了让A点的电压,不是无限负,我们加一个续流二极管D,,这时候D导通,A点的电压=Vd。这时候电流流向D,L,C,还有负载。
这个时候电感的电压:
VL=Vo+Vd;
同理电流:
di/dt=V0+Vd/L.
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所以,电感上的电流,在整个开关的过程是:Q导通的时L的电流,加上,Q关断时候的L的电流。所以波形就是上坡再下坡的三角波。
不知道这样的描述,不知道大家是否听得懂。
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当然,实际的应用时,我们还需要考虑损耗、干扰、保护等,现在很多集成的电源芯片功能都比较全面。
接下来,再简单讲一讲电源芯片涉及的损耗、干扰、保护:
1、损耗
我们使用晶体管作为开关时,速度变快了,但是需要考虑半导体开关产生的损耗,开关时产生的漏电流。电感和电容,本身是储能的作用,不发生功耗。
2、干扰
除了工作环境可能会产生干扰以外,电路本身的设计也会产生一些寄生参数,我们一旦使用电容,就可能产生浪涌电流,浪涌电流会影响EMI。
3、保护
所谓的保护,就是为了抑制一些不良信号产生,和在遇到不良信号的时候需要报警,提醒我们的电路进入保护机制。比如我们常见的,过流保护、过压保护、反馈电路。
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