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    串聯開關變換器工作原理和原理圖講解

    發表時間:2021-02-26 17:25【 閱讀量:-查看手機網址
    掃一掃!串聯開關變換器工作原理和原理圖講解掃一掃!

      串聯開關變換器由于占空比總是小于1,所以U??偸切∮赨i,故常稱為下降型(降壓型)串聯開關變換器。也稱為Buck變換器。Buck變換器又稱為降壓變換器,串聯穩壓開關電源和三端開關型降壓穩壓電源。

    串聯開關變換器工作原理圖

      Buck變換器主要包括:開關元件M1,二極管D1,電感L1,電容C1和反饋環路。而一般的反饋環路由四部分組成:采樣網絡,誤差放大器(Error Amplifier,E/A),脈寬調制器(Pulse Width Molation,PWM)和驅動電路。為了便于對Buck變換器基本工作原理的分析,我們首先作以下幾點合理的假設[1]:


      a、開關元件M1和二極管D1都是理想元件。它們可以快速的導通和關斷,且導通時壓降為零,關斷時漏電流為零;


      b、電容和電感同樣是理想元件。電感工作在線性區而未飽和時,寄生電阻等于零。電容的等效串聯電阻(Equivalent Series Resistance,ESR)和等效串聯電感(Equivalent Series inctance,ESL)等于零;


      c、輸出電壓中的紋波電壓和輸出電壓相比非常小,可以忽略不計。


      d、采樣網絡R1和R2的阻抗很大,從而使得流經它們的電流可以忽略不計。


      在以上假設的基礎上,下面我們對Buck變換器的基本原理進行分析。當開關元件M1導通時,電壓V1與輸出電壓Vdc相等,晶體管D1處于反向截至狀態,電流01?DI。電流11LMII?流經電感L1,電流線性增加。經過電容C1濾波后,產生輸出電流OI和輸出電壓OV。采樣網絡R1和R2對輸出電壓OV進行采樣得到電壓信號SV,并與參考電壓refV比較放大得到信號。信號eaV和線性上升的三角波信號trV比較。當eatrVV?時,控制信號WMV和GV跳變為低,開關元件M1截至。


      此時,電感L1為了保持其電流1LI不變,電感L1中的磁場將改變電感L1兩端的電壓極性。這時二極管D1承受正向偏壓,并有電流1DI流過,故稱D1為續流二極管。若OLII?1時,電容C1處于放電狀態,有利于輸出電流OI和輸出電壓OV保持恒定。開關元件截至的狀態一直保持到下一個周期的開始,當又一次滿足條件treaVV?時,開關元件M1再次導通,重復上面的過程。


      仔細分析Buck變換器的原理圖可知,它的反饋環路是一個負反饋環路。當輸出電壓OV升高時,電壓SV升高,所以誤差放大器的輸出電壓eaV降低。由于eaV的降低,使得三角波trV更早的達到比較電平,所以導通時間onT減小。因此,Buck變換器的輸入能量降低。由能量守恒可知,輸出電壓OV降低。反之亦然。


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