什么是开关电源?它的作用是啥?它的工作原理是啥?等等一系列的问题关于开关电源的问题都围绕着我解不开。
对于上学时候的我来说,开关电源就像一个黑匣子,永远不知道它到底干嘛用的,充满了神秘的色彩。校园里的我一直有个错误的想法,“电源用的最多不就是3.3或者5V嘛,不管什么办法能够产生出来就好了呀”,现在想起来,天啊,我在学校这么混的吗?为什么会有这个想法。但是每次上网查资料,百度片面化的查阅使得本人觉得,一提到开关电源就会觉得这个东西好难呀,感觉学不会,对开关电源充满了恐惧。
现在的我慢慢了解到了这玩意的重要性,一个系统最重要最基本的就是电源了,电源特性的好坏程度决定了产品的定位和稳定性。现在市面上几乎绝大多数的产品都会有开关电源,要想真正了解开关电源,那必须说说它的另一个伙伴LDO一起来讨论了。
目前市面上所有的电源都是两种方式产生:开关电源(SMPS)和低压差线性稳压电源(LDO)。
首先来说说线性稳压电源,下图为线性稳压电源的原理图。
通过原理图可以看出,前端输入IN,经过一个NPN的三极管,底下有个运放和一个分压电阻得到输出OUT。好吧,来分析分析这个原理图。如果这个图看着很变扭,把它立起来看似乎就能明白了。首先我们应该能判断出电压串联负反馈电路,运算放大器的负极性电压等于Vref,通过电阻R1和R2的串联关系可以得出:
R2*Vout/(R1+R2)=Vref
Vout=Vref*(R1+R2)/R2
上面说了这么多的原理,如果模电没有基础的同学可能觉得很难,没关系,如果将模型在简化的话,我觉得可以用下图表示更加的清晰。
没错,这个模型来表示LDO一点也不过分。可以看出它的负载对输出电压有一定的影响。
从原理图可以看出,开关电源的原理和LDO几乎是一模一样的,几个不同的地方在于多了一个晶体振荡器,他输出的频率来控制开关电源的输出频率;多了一个开关,当然这个开关是芯片内部来实现的,之所以叫开关电源,正是由于这个开关的作用;后面多了一个环流二极管,一个电感和一个电容,这些部分的作用我们在后面结合波形来详细分析。
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