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BUCK电路的起源,包括:三个进化电路

巴克的起源我不想谈论电力电子的历史。

经过数十年的发展,线性电源已从低效率,大体积变为当前的高频,小体积,高效率。

下面将介绍三种最基本拓扑之一的降压转换器是如何演变的。

学习过电子学的任何人都应该知道如何从电压(高)获得所需的电压值(低)。

可能最简单的方法是通过电阻分压,如下所示。

此方法是最方便,最快的方法。

如今,一般的电压采样基本上都使用这种方法,但是如果功率稍大些该怎么办?由于R1和R2串联连接,因此R1上的损耗不容忽视。

如果所需电压远低于输入电压,则电路效率将极低。

尝试使电路变形并用晶体管(当前的LDO模型)替换R1,如下所示:通过修改,R1上的原始损耗被转移到晶体管Q1。

由于Q1承受输入和输出之间的压力差,因此,电路效率相对较低。

为了提高效率,三极管以线性状态工作,可以将其更改为开关状态吗?这样,三极管仅具有开关损耗和传导损耗,因此损耗将大大降低。

可以将其更改为以下电路:该电路的工作周期时间为Ts,接通时间为Ton,则占空比为D = Ton / Ts,但是通过这种方式,输出电压与开关高度相关状态。

S1接通时具有输出电压,S1断开时不具有输出电压,但是输出负载始终需要连续的能量供应,这对于输出负载而言是不可接受的。

这需要去耦并且在转换器的特定位置处引入能量存储分量电容器,使得即使在输入端子S1断开的情况下,输出电容器也可以继续输出能量以确保输出电压的稳定性。

如果这样做,您会看到它会带来什么样的效果?由于电容器两端的电压不会突然变化,因此当S1闭合时,线路中会产生很大的浪涌电流,这不仅会引起噪声和EMI问题,而且此时S1可能会损坏。

因此,有必要限制电流,如下所示:添加R2限流电阻后,在S1闭合时不会有那么大的浪涌电流,而是因为R2串联在主电源环路中,电阻将消耗功率。

开关上降低的功耗最终可能会在增加的电阻中被消耗掉。

因此,为了使效率最大化,可以将R 2转化为电抗元件。

原则上,电抗原成分仅存储能量而不消耗能量。

众所周知,电感两端的电流不会突然变化,因此,当开关S1闭合时,电感可以很好地抑制冲击电流,而无需消耗能量。

如下所示:这解决了当S1闭合时C1的动作所引起的浪涌电流,但是当S1断开时该怎么办呢?如前所述,电感器两端的电流不能突然改变。

当S1突然断开时,等效于电感器电流的突然变化。

由于不存在续流回路,因此存储在电感器中的能量将在“电弧”电流中消耗。

方式。

,这将产生非常大的电压尖峰。

因此,为了给电感器L1提供续流路径,需要添加一个续流二极管,如下所示:这样,当S1突然断开时,L1的能量将通过二极管续流,因此我们也称它为续流二极管。

当然,为了提高效率,可以用MOSFET代替续流二极管,如下所示:产生了这样的同步Buck转换器。

电感可以放置在不同的位置,并转换成不同的拓扑结构。

将其放置在输入端是Boost转换器,将其放置在其下方是Buck-boost转换器。

因此,实际上只有这三个基本转换器,并且许多其他拓扑是这三个基本转换器的演进。

例如,正向是Buck的隔离版本,而反激是Buck-boost的隔离版本。

资料来源:稳定。

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