开关电源基础知识

一、开关电源的类型

1、电源的类型

  （1）、性稳压器
传输元件工作在线性区
仅限于降压转换
  （2）、开关稳压器
传输元件开关，在每个周期完全接通和完全切断
包括一个电感器
多种拓扑（降压、升压、降压-升压等）
 （3）、充电泵
传输元件开关，有些完全导通，而有些则工作在线性区
仅限电容器

2、为什么选用开关电源

从上图可以看出开关电源的热量损失Pd=12*0.61*10%=0.73W

线性稳压电源的热量损失为Pd=（12-3.3）*2=17.4W

3、开关电源VS线性稳压器

    （1）、开关电源
  能够提升电压（升压）
  以及使电压减低（降压）甚至反相

     具有较高的效率

（2）线性稳压器
  只能实现降压
  开关电源

4、什么是开关稳压器

5、什么是 PWM

   脉冲宽度调制（英文首字母缩写）
改变开关的导通与关断时间的简单方法
占空比（tON与T 之比)
但是，我们不能采用一个脉冲输出！需要一种实现
   能量流动平稳化的方法

6、将脉冲输出电压转换为稳定的电压

    需要某种将在开关接通期间存储能量而在开关切断时提供此能量的手段
在电子行业中有两种主要储能器件：电容器和电感器

7、实例：简化的降压开关电源

    输入电容器(C1) 用于使输入电压平稳
输出电容器(C2) 负责使输出电压平稳
箝位二极管(D1) 在开关开路时为电感器提供一条电流通路
电感器(L1) 用于存储即将传送至负载的能量

8、降压转换器（降压型开关稳压器）

9、降压转换器基础（电流和电压波形）

 

10、升压转换器（升压型开关稳压器）

11、升压转换器（电流和电压波形）

 

 我们会发现如果IC未启动时，电源、电感、二极管和负载也行形成了一个回路，这就增加了电路损耗，特别对功率要求比较敏感的场合应用时，比如电池供电这样会在系统未启动时就消耗了电能，我们常用同步升压开关电源来解决这个问题。也可以在前面加个开关。

12、降压-升压转换器（电流和电压波形）

 

 这种电路可以输出负压，是个很好的应用。

13、控制器与稳压器

14、控制器与稳压器实例对比

 

15、开关稳压器总结

 

（1）、优点：
 高效率
VOUT>=<VIN
宽输入电压范围
 低功率耗散（小型散热器）
高功率密度(Watt/cm
提供隔离（利用变压器）
提供多个输出(O/P)（利用变压器）

（2）、缺点：
EMI
瞬态响应较慢
设计难度加大
 较高的输出纹波和噪声

（3）、应用：
 高效型电源
 高环境温度
 大的输入至输出电压差
 空间受限
 高输出功率

二、效率与Vout的关系

简化的功耗计算公式假设没有电感器电流纹波，只有传到损耗（包括功率FET 传导损耗和同步FET 传导损耗）

我们可以计算得出占空比越大，效率越高。

但同时我们还可以从不同类型的开关电源得出，占空比越大，输出电压Vout越大。

因此，输出电压越大，效率越高。

 三、同步与非同步

    对于较高的VOUT，采用同步还是非同步并不太成问题，较高的占空比时， 同步FET 或箝位二极管的功耗较少。

    我们需要注意的是，在使用同步开关电源时，如果使用稳压器可以放心使用，如果使用控制器需要注意，两个管子的死区控制不好，很容易导致管子烧毁。因此建议使用稳压器型同步开关电源。