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开关稳压IC基础知识:降压工作原理

开关稳压IC的特性及评估方法


 

降压稳压IC基础知识

 

在下文中,我们将以降压开关稳压IC为例,解释开关稳压IC的工作原理,这是一种使用最广泛的稳压IC

降压型 DC/DC 转换涉及通过开关对 DC 电压(称为 VIN)进行时分,并通过电感器和电容器对结果进行平滑处理,以产生所需的 DC 电压。右图描绘了降压DC/DC转换的概念电路及其工作原理。

在PWM操作方面,指定一个脉冲周期,以便S1 = ON和S2 = OFF的VIN供电持续时间为25%,而S1 = OFF和S2 = ON,零伏(GND)状态的持续时间为75%。当获得的脉冲被平均时,结果将是25%的直流。因此,如果VIN为10V,则Vo(VIN的25%)将为2.5V。

 

降压稳压IC基础知识

 

在实际的PWM中,由于平均输出的负载电流波动,因此在连续固定导通时间内,电压会随着负载电流的函数而波动。由于这种操作不会作为稳压IC,因此当输出下降时,导通时间增加,并且从输入侧传输更多能量以提升输出电压。当输出电压充分恢复时,导通时间会缩短,以阻止输出的任何进一步上升。

下面显示的电路代表了取代概念图的实际电路。开关 S1 替换为 MOSFET,S2 替换为肖特基二极管。该图还显示了原始图中省略的比较和控制电路。这是一种典型的降压开关电路,称为非同步或二极管整流电路。

 

降压稳压IC工作原理图

 降压型开关稳压IC的操作

  1. 将输出电压与基准电压进行比较,以确定前者是否等于设定电压
  2. 如果输出电压低于设定电压,则开关导通,从输入到输出供电。
  3. 在这种情况下,磁能存储在电感器中
  4. 当输出电压超过设定电压时,开关关闭
  5. 存储在电感器中的磁能被提供给输出负载,然后返回电感器。
  6. 当磁能电感耗尽且输出电压下降时,开关再次导通。

实际电流和电压的开关波形如下所示。S1表示MOSFET开关晶体管;D1, 肖特基二极管;L1、电感器;C1、输出电压;和 VIN,输入电压。

 

降压稳压IC工作原理图

 

 要点:

  • 有AC/DC和DC/DC开关稳压IC,每种稳压IC都提供多种转换方法。
  • 选择适合给定设计项目的方法需要对每种方法的优缺点有深入的了解。
  • 理解DC/DC转换的关键是采用开关来斩波输出所需的时间所需的能量,并将结果进行整流和平滑以重新转换为DC。
  • 评估开关稳压IC性能的关键是要很好地理解每个节点中的电流和电压波形。

在本文中,我们回顾了基本开关稳压IC的工作原理。对于实际评估,必须在每个节点上检查电流和电压波形。本练习的先决条件是对这些基本操作有深入的了解。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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创建时间:2022-06-08 14:03