降压转换器的工作原理
Buck降压式变换器基本结构及原理
Buck降压式变换器基本结构及原理一、Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小丁输入电压的单管不隔离直流变换器。
图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts ,则信号频率为f=1/Ts ，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff ，占空比Dy= Ton/Ts。
Buck变换器有两种基本工作方式：CCM(Continuous current mode) :电感电流连续模式，输出滤波电感Lf的电流总是大丁零DCM(Discontinuous current mode) :电感电流断续模式，在开关管关断期间有一段时间Lf的电流为零1.1 CCM时的基本关系：0.5 1-0 g 050 L0V tlt= corist V0 = const1.3.11.2 DCM 时的基本关系：% %输出电压与输人电反间的关系:曜== 七一 4劣十口 其中：AD ＜（1 一心）为美断后电感电流下降到零的时问J =气;% 乙狄011 1，小，V 七 输出平均曲克：二〒七+ T0二司土~ W 〔气*& £ 顷心 J在电勰喽时，%附不但与占空比Dy 有关』而且与或载电流卜大小有关，若1口=0，则％=甲血 DCM 可分为两种典型情况：输入电压Vin 不变，输出电压Vo 变化，常用作电动机速度控 制或充电器对蓄电池的包流充电输入电压Vin 变化，输出电压Vo 包定，即普通开关稳压电源1.3 电感电流临界连续的边界：用f g 表示临界电流通彼阿的负更电疏】Q ，则：; 鱼w 吃眼w （D* 头h ' 头L 叫史输入电压包定不变时：Vin=const临界负载电流是大值在Dy=0 5时出现: 皿】如=4—球（1-巳）劣电添临界连续时前输出电压：争= ------------ \ --------顷 一 - + 140； ^O （?HMX可画出Buck 变换器在Vin=const 时的外特性曲线:输出走压与情人电压间的关策：竺=一-—。
降压转换器的工作原理
降压转换器的工作原理降压转换器实际上是一种开关电源，它通过周期性地连接和断开电源输入电压，将输入电压转换为所需的较低输出电压。
降压转换器主要由开关管、电感、二极管和滤波电容组成，其中最常用的降压转换器是基于DC-DC变换器的脉宽调制（PWM）原理工作的。
下面是降压转换器的工作原理：1.输入电流和电压：输入电压通过输入电路加电感器L1流入开关管S。
2.功率开关管：在一个固定的周期内，开关管S周期性地打开和关闭。
打开时，输入电压施加到负载上，此时电感L1存储能量，同时二极管D1导通并为电感提供一个路径。
关闭时，开关管S断开，负载上的电流由电感L1提供。
开关管的工作周期由PWM控制器的频率决定。
3.电感器L1：在开关管打开时，电感L1存储由输入电压提供的能量，而在开关管关闭时，电感L1释放存储的能量，并将能量传递给负载。
这种存储和释放能量的过程使得输出电压保持在一个相对稳定的水平上。
4.二极管D1：当开关管S关闭时，作为电感器L1的辅助元件，二极管D1导通，从而为电感器提供一个路径，并防止输出电压逆向流动。
5.输出电容：为了进一步平滑输出电压，降压转换器通常还包括一个输出电容。
输出电容能够储存电荷并提供给负载，以保证输出电压的稳定性。
此外，输出电容还能有效滤除输出电压中的噪声。
6.PWM控制器：PWM控制器用于根据输出电压的反馈信息控制开关管S的工作周期和占空比。
控制器通过比较输出电压与参考电压的差异来调整占空比。
这种反馈机制使得输出电压能够自动调整到所需电压。
综上所述，降压转换器通过周期性开关开关管，利用电感存储和释放能量，以及使用二极管和输出电容滤波器来降低输入电压并稳定输出电压。
这种工作原理使得降压转换器能够在输入电压波动较大的情况下，输出稳定的直流电压。
adp5073工作原理
ADP5073是一款高精度、低噪声、同步开关降压型DC-DC转换器，其工作原理如下：
1. 输入电压范围检测
当输入电压范围在2.8V至5.5V之间时，内部比较器会检测输入电压并将其与外部参考电压进行比较。
如果输入电压高于参考电压，则转换器进入正常工作模式。
2. 同步开关控制
ADP5073的工作原理是通过交替开关输入电压和输出电容器之间的电容来实现电能转换。
当开关关闭时，输入电压被存储在电感器中，并且输出电容器放电；当开关打开时，电感器将储存的能量传递给输出电容器，从而实现电能转换。
3. 反馈控制回路
ADP5073的反馈控制回路可以根据输出电压和负载电流调节同步开关的频率和占空比，从而实现稳压输出。
反馈控制回路由误差放大器、锯齿波发生器、PWM控制器和逻辑开关组成。
4. 保护功能
ADP5073还具有多种保护功能，包括过载保护、欠压保护、过热保护和短路保护等，以保护系统免受潜在的损害。
总之，ADP5073的工作原理是基于同步开关降压型DC-DC转换器的原理，通过反馈控制回路和保护功能实现高精度、低噪声的电能转换。
降压转换器的工作原理
降压转换器的工作原理设计降压转换器并不是件轻松的工作。
许多使用者都希望转换器是一个盒子，一端输入一个直流电压，另一端输出另一个直流电压。
这个盒子可以有很多形式，可以是降阶来产生一个更低的电压，或是升压来产生一个更高的电压。
还有很多特殊的选项，如升降压、反激和单端初级电感转换器(SEPIC)，这是一种能让输出电压大于、小于或等于输入电压的DC-DC转换器。
如果一个系统采用交流电工作，第一个AC-DC模块应当产生系统所需的最高的直流电压。
因此，使用最广的器件是降压转换器。
使用开关稳压器的降压转换器具有所有转换器当中最高的效率。
高效率意味着转换过程中的能量损耗更少，而且能简化热管理。
图1显示了一种降压开关稳压器的基本原理，即同步降压转换器。
“同步降压”指的是MOSFET用作低边开关。
相对应的，标准降压稳压器要使用一个肖特基二极管做为低边开关。
与标准降压稳压器相比，同步降压稳压器的主要好处是效率更高，因为MOSFET的电压降比二极管的电压降要低。
低边和高边MOSFET的定时信息是由脉宽调制(PWM)控制器提供的。
控制器的输入是来自输出端反馈回来的电压。
这个闭环控制使降压转换器能够根据负载的变化调节输出。
PWM模块的输出是一个用来升高或降低开关频率的数字信号。
该信号驱动一对MOSFET。
信号的占空比决定了输入直接连到输出的导通时间的百分比。
因此，输出电压是输入电压和占空比的乘积。
选择IC上面提到的控制环路使降压转换器能够保持一个稳定的输出电压。
这种环路有几种实现方法。
最简单的转换器使用的是电压反馈或电流反馈。
这些转换器很耐用，控制方式很直接，而且性价比很好。
由于降压转换器开始用于各种应用中，这种转换器的一些弱点也开始暴露出来。
以图形卡的供电电路为例。
当视频内容变化时，降压转换器上的负载也会变化。
供电系统能应付各种负载变化，但在轻负载条件下，转换效率降得很快。
如果用户关心的是效率，就需要有更好的降压转换器方案。
降压型dcdc转换器工作原理(一)
降压型dcdc转换器工作原理(一)降压型DC-DC转换器工作原理解析介绍降压型DC-DC转换器是一种重要的电源转换器，可将高电压转换为低电压。
它在电子设备中广泛应用，如手机、笔记本电脑等。
本文将从浅入深解释降压型DC-DC转换器的工作原理。
DC-DC转换器的基本概念1.什么是DC-DC转换器？–DC-DC转换器是一种用于将直流电压转换为不同电压级别的电路。
–这种转换器由开关元件、电感元件和滤波电容组成。
2.为什么需要DC-DC转换器？–电子设备的不同模块通常需要不同的电压供应，而电源只能提供固定的电压。
–DC-DC转换器可实现将电源提供的电压转换为各模块所需的电压。
降压型DC-DC转换器工作原理1.什么是降压型DC-DC转换器？–降压型DC-DC转换器是一种将高电压转换为低电压的转换器。
–它通过周期性开关与断开电源输入以控制输出电压。
2.降压型DC-DC转换器的工作原理–当开关元件断开时，电感元件会储存电能，电容元件则提供电流给负载。
–当开关元件闭合时，电感中存储的能量被释放，将电流传递给负载。
–通过调整开关的频率和占空比，可以控制输出电压的稳定性。
3.降压型DC-DC转换器的优点–高效性：降压型转换器能以高效率将电源提供的电能传递给负载，减少能量损失。
–稳定性：通过控制开关的频率和占空比，可以保持输出电压的稳定性。
–可调性：降压型转换器可通过调整控制参数，实现输出电压的调节。
总结降压型DC-DC转换器是将高电压转换为低电压的关键电源转换器。
它通过周期性地开关和断开电源输入，控制输出电压的稳定性。
降压型转换器具有高效性、稳定性和可调性的优点，在电子设备中发挥着重要作用。
•介绍–DC-DC转换器的基本概念•什么是DC-DC转换器？•为什么需要DC-DC转换器？–降压型DC-DC转换器工作原理•什么是降压型DC-DC转换器？•降压型DC-DC转换器的工作原理•降压型DC-DC转换器的优点•总结注意： - 请适度使用加粗、斜体等其他Markdown格式。
什么是降压变换器如何设计一个降压变换器电路
什么是降压变换器如何设计一个降压变换器电路降压变换器（Buck Converter）是一种电力转换设备，其作用是将输入的电压降低到较低的输出电压。
它在电子设备中广泛应用，例如手机充电器、电脑电源等。
本文将探讨降压变换器的原理和设计一个降压变换器电路的步骤。
一、降压变换器原理降压变换器通过控制开关管的导通和关断，实现将高电压输入转换为低电压输出的过程。
1.1 基本工作原理降压变换器由输入电压源、开关管、电感、二极管和负载等元件组成。
当开关管导通时，输入电压施加在电感上，同时负载电流也经过开关管，此时电感储能。
而当开关管关断时，电感释放能量，以供给负载电流。
通过不断的循环工作，实现了输入电压到输出电压的降低。
1.2 工作模式降压变换器主要有连续导通模式和间断导通模式两种工作模式。
- 连续导通模式：当负载电流为零时，电感电流仍然连续导通，其特点是输出电流连续，适用于负载较大的情况。
- 间断导通模式：当负载电流为零时，电感电流终止，其特点是输出电流存在间断，适用于负载较小的情况。
二、设计一个降压变换器电路的步骤设计降压变换器电路需要考虑电压转换比、电流波动、效率等因素。
以下是一个基本的设计步骤：2.1 确定输入和输出参数首先要确定需要将输入电压转换为多少输出电压，并估计输出电流的大小。
这些参数将决定电路中各元件的选取。
2.2 选择开关管和电感开关管通常选择MOSFET，在设计时要考虑其最大电流和导通电阻。
而电感的选取则需要根据设计的输出电流和电感的电感值来确定。
2.3 选择输出二极管和滤波电容输出二极管选取时要考虑其反向电压和反向恢复时间。
滤波电容的选取需要考虑负载电流的稳定性和纹波电流的大小。
2.4 设计控制电路控制电路通常采用脉宽调制（PWM）控制方式，通过调整开关管导通时间来控制输出电压的稳定性。
2.5 进行模拟和实验验证在设计完成后，进行电路的模拟分析和实验验证，通过实际测量结果来验证设计的准确性和稳定性。
降压变换器原理
降压变换器原理
降压变换器是一种电子设备，用于将输入电压降低到所需的输出电压。
它由几个主要组件组成，包括输入电压源、变压器、开关器件（如MOSFET或BJT）、电感和电容等。
工作原理如下：首先，输入电压通过开关器件进入变压器的初级线圈。
然后，开关器件周期性地打开和关闭，形成一个高频的脉冲信号。
这个脉冲信号通过变压器的磁耦合效应，将能量传递到次级线圈。
在次级线圈中，电流会被电感限制，并经过输出电容进行滤波，以获得稳定的输出电压。
通过控制开关器件的占空比，降压变换器可以调整输出电压的大小。
当开关器件关闭时，能量会从电感中释放出来，通过二极管流向输出负载。
当开关器件打开时，电感会积累电能，以供给下一个开关周期使用。
降压变换器的功率转换效率通常很高，这是因为在开关器件转换状态时，能量几乎没有损耗。
然而，在实际应用中，还要考虑到开关损耗、电感和电容的损耗、温度效应等因素，以确保降压变换器的可靠性和稳定性。
总之，降压变换器通过变压器和开关器件等组件实现输入电压向输出电压的降压转换。
它在电子设备中广泛应用，例如电源适配器、手机充电器等。
降压变换器的基本工作原理
降压变换器的基本工作原理在汽车中，有些照咖是由单个LED担任的，如顶灯、地图灯、行李箱照明灼。
以及门灯等。
一只白光LED的正向压降为3—4V，汽车由蓄电他提供的内部电压，一舱为12—14V，这就出现了输入电压远远超过LED所需要的情况。
如果采用线性稳压器通过降压来驱动L四，必然会出现电源功率转换效率过低的问题。
为此，必须采用开关型DC仍C降压变换器，宅既为LED提供所需的低压电源、恒定的电流，又能有较高的转换效率。
降压变换器(BuCk)又称串联开关稳压器或开关型降压稳压器。
下面介绍降压变换器的基本电路拓扑和它的工作原理。
降压变换器的电路形式及工作原理降压变换器的电路形式如图所示是开关管，VD是开关二极管，在VT截正期间，为电感电流提供继续流通的通路。
由图见，输入和输ABC电子出在电气上是直接相通的，无隔离，属于非隔离型功率变换器。
为分析简便起见，在电路的工作频率较高、电感工和电容Co较大时，输出电压和流过二极管的电流可以视为稳定不变的，艾博希电子分别以定位RO、Jo表尔当VT导退时，由于假定输入、输出电压是同定的，电感两端电压差RD厂RO也是一个定值，这样，流过电感L的电流将按线性斤升，由初始的最小位即谷值JV直线上升，到开关管VT导通结束时，达到最大值人MM即峰值JP。
如VT的导通时间为则有：小当VT截女时，电感力图维持其电流不变。
在电感两端将产生感应电动势，极性为右正左负，与VT导通时的极性如图恰好相反。
它使二极管w导通，为电感电流提供续流远路，此后，出其最大值／LMM(JP)线性卜降。
如果VT的截止时间为ROR，且在电感电流连续导通模式(CCM)下，则在截止期结束时，电感电流由峰值JP产降到谷值JV，并满足以下关系：价(k丛)RO；生JL＝Bp RO；在上面诺式中，7为开关周期，D为开关管的占空IC现货商比，o＝RJ厂，其值小于1，D越小，输出电压RO越小。
由式(5—4)可见，输出电压RO与占空比D呈线性关系，D大，输出电压亦大；此外，输出电压比输入电压RM低，降压之名即由此而来。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
降压转换器的工作原理
设计降压转换器并不是件轻松的工作。
许多使用者都希望转换器是一个盒子，一端输入一个直流电压，另一端输出另一个直流电压。
这个盒子可以有很多形式，可以是降阶来产生一个更低的电压，或是升压来产生一个更高的电压。
还有很多特殊的选项，如升降压、反激和单端初级电感转换器(SEPIC)，这是一种能让输出电压大于、小于或等于输入电压的DC-DC转换器。
如果一个系统采用交流电工作，第一个AC-DC模块应当产生系统所需的最高的直流电压。
因此，使用最广的器件是降压转换器。
使用开关稳压器的降压转换器具有所有转换器当中最高的效率。
高效率意味着转换过程中的能量损耗更少，而且能简化热管理。
图1显示了一种降压开关稳压器的基本原理，即同步降压转换器。
“同步降压”指的是MOSFET用作低边开关。
相对应的，标准降压稳压器要使用一个肖特基二极管做为低边开关。
与标准降压稳压器相比，同步降压稳压器的主要好处是效率更高，因为MOSFET的电压降比二极管的电压降要低。
低边和高边MOSFET的定时信息是由脉宽调制(PWM)控制器提供的。
控制器的输入是来自输出端反馈回来的电压。
这个闭环控制使降压转换器能够根据负载的变化调节输出。
PWM模块的输出是一个用来升高或降低开关频率的数字信号。
该信号驱动一对MOSFET。
信号的占空比决定了输入直接连到输出的导通时间的百分比。
因此，输出电压是输入电压和占空比的乘积。
选择IC
上面提到的控制环路使降压转换器能够保持一个稳定的输出电压。
这种环路有几种实现方法。
最简单的转换器使用的是电压反馈或电流反馈。
这些转换器很耐用，控制方式很直接，而且性价比很好。
由于降压转换器开始用于各种应用中，这种转换器的一些弱点也开始暴露出来。
以图形卡的供电电路为例。
当视频内容变化时，降压转换器上的负载也会变化。
供电系统能应付各种负载变化，但在轻负载条件下，转换效率降得很快。
如果用户关心的是效率，就需要有更好的降压转换器方案。
一种改进方法是所谓的磁滞控制，Intersil的ISL62871就是采用这种控制方法的器件。
转换效率与负载的曲线如图2所示。
这些转换器是针对最差工作条件设计的，因此轻负载不是持续的工作条件。
这些DC-DC转换器对负载波动变化的适应性更好，并且不会严重影响系统效率。
图2，Intersil ISL62871的负载与效率曲线，Vout=1.1V 选择开关频率
尽管器件的开关频率有时是固定的，还是有必要讨论开关频率的问题，主要的权衡因素是效率。
简而言之，MOSFET有确定的导通和关断时间。
当频率增加时，过渡时间在总时间中所占的百分比会增加。
结果是：效率降低了。
如果效率是最重要的设计目标，就需要考虑降低开关频率。
如果系统效率足够高，就可以采用更高的开关频率。
频率更高，就可以使用更小的外部无源器件，即输出电感器和电容器。
外部器件
设计分立解决方案是相当有难度的，大约需要40个器件，这是个需要额外付出大量努力的复杂工作。
在设计电压模式降压控制器时，外部器件和其寄生效应对系统性能起了很大的决定作用。
在讨论每种器件时，我们再详加叙述。
采用这种特殊降压转换器时，我们必须选择5个额外器件，包括输入电容、输出电容、输出电感器，高边和低边MOSFET。
选择输出电感器时，要满足输
出纹波的要求，以及减小PWM对瞬态负载的响应时间。
电感器感值的下限是由纹波要求确定的。
在寻找最小(可能也是最便宜的)电感器之前，要记住的一点是，电感器并不是完美的器件。
实际的电感器有饱和等级。
饱和级别必须高于系统中的峰值电流，才能设计出成功的产品。
有经验的设计者还明白，感值并不是不随电流变化的常量。
事实上，流过器件的电流越大，感值会降低的。
请核实电感器的数据表，确保你所选择的感值对系统中的峰值电流是足够的。
在更大层面上可能犯的错误是选择最好的电感，虽然小心谨慎还是必要的。
更大的感值可以减少输出纹波，但也会限制压摆率。
最终，大电感会限制对负载瞬态的响应时间。
因此在选择电感器时，是选择在更低的峰峰值纹波电流条件下更安静的输出，还是需要系统能够对瞬态事件做出快速的响应，是需要做出明确的折中。
输入电容负责吸收高边MOSFET输入电流的交流分量。
因此，其RMS电流容量必须足够大，才能处理由高边MOSFET汲取的交流分量。
由于质量和低温度系数，陶瓷电容器可以对高频分量进行去耦。
降压电容器提供更低频率的RMS电流，这取决于占空比(当系统的工作占空比比50%越大，RMS电流越大)。
降压电容可以是几个多层陶瓷电容器。
然而在低成本应用中，通常使用几个并联的电解电容器。
如果是采用表面贴装，可以选固态钽电容用作降压电容，但是必须仔细核对电容器的浪涌电流等级(浪涌电流通常出现在启动时)。
在选择降压转换器系统中的任何电容器时，需要寻找具有小等效串联电容(ESL)、小等效串联电阻(ESR)，最后是所需的总电容。
还有，就是根据约算选择最优的器件。
对于电容电压等级，还有一点需要注意。
为减少难以发现的故障，可以选择电压等级是输入电压的1.2～1.3倍的电容器，也就是说，电压要跨越输入电压的范围。
在出现瞬态变化期间，输出电容器必须对输出进行滤波，再向负载提供电流。
有
趣的是，等效串联电容(ESR)和电压等级比实际容值对选择什么样的电容器影响更大。
请注意，来自电感器的峰峰值电流纹波会通过输出电容器的ESR，转换成峰峰值电压纹波。
由于系统可能对输出电压纹波有限制，选择一款最小化ESR 的电容(或一组并联电容器)就变得十分重要。
当然，电容器必须有足够的电压等级。
根据这些要求，就可以从供应商的电容器清单中选出最合适的方案。
最后要注意的一点是，要对ESR数据加以更多的关注，因为数据表里的ESR数据可能并不是在你所选用的开关频率下得出的。
请检查数据表，查看调整过的ESR 数值。
一般根据Rds(on)、栅极电荷和热管理需求来选择MOSFET。
查看几家制造商的数据表，可以选择象Infineon BSC050N03LS这样的器件，该器件的栅极电荷为35nC，高边MOSFET的Rds(on)为5mΩ。
对应地，可以选择Rds(on)为 1.6mΩ的低边MOSFET(BSC016)。
使环路闭合
前面已经讨论过，输出要反馈到输入端，这样就产生了一个补偿环路。
补偿的方式有很多种，比如Type I、Type II和Type III。
Type I是单极点方案，Type II是带有一个零点的双极点方案，Type III是带有两个零点的三极点方案。
每种方案的元器件数量都比前一种要多，不过也使得设计灵活性更好。
从性能考虑，通常将这个环路的带宽设置为大约是开关频率的四分之一。
环路频率与实际开关频率重叠得越多，环路响应就越快。
此外，要确保相位裕量大于30°，小于180°，这是一个典型的稳定性标准。
电压模式转换器的设计流程与磁滞降压转换器的流程类似。
幸好，高质量的磁滞模式控制使外部器件的寄生效应不那么重要。
其他流程也是类似的。
下面对设计降压转换器的过程稍加总结。
选择完控制器IC后，再选择相应的外部器件。
对每种选择方案来说，参数的重要程度是不一样的。
选定MOSFET、输出电感器、输入和输出电容器后，再设计补偿电路。
人们已经做了大量工作来设计一款良好的降压转换器，而且现在已经有了集成度更高的版本。
有些设计集成了MOSFET，有些设计集成了补偿电路，还有的集成了输出电感器，比如Intersil的ISL8201M。
用户所需要的只是设定输出电压的电阻、输入电容器和输出电容器，这对忙碌的系统设计者来说的确是个好消息。