在前面的文章中我们简单讲述了PWM的工作原理并蜻蜓点水地讲了其在DAC、LED调光、驱动马达方面的应用,最后我们再来看看其在开关电源方面的应用。
我们知道开关电源在现在的电子产品中大行其道,主要的原因就是其支持的输入电压动态范围宽、在很宽的输入电压范围内都可以做到较高的转换效率,也就是说能量浪费相对较少,从而也避免了电路板的过热和器件/焊盘等的迅速老化导致寿命大幅缩短。同线性稳压器三极管工作在线性状态不同的是,开关稳压器中的三极管(在这里我们包括MOS管)工作在开关状态,这也是“开关稳压”名字的来历。如下图所示:
开关稳压器的工作原理示意图
开关稳压器主要由工作于开关状态的三极管+储能的电感+电容构成:
用于控制三极管开、关从而调整输出电压的信号主要采用的就是PWM信号,有的器件则根据负载的情况灵活使用PWM和PFM(脉冲频率调制 - 固定占空比,改变脉冲的重复频率)。控制三极管开、关的PWM信号哪里来的呢?看下面的图 - 输出端(供给负载)的直流电压进行分压以后与器件内置的参考电压(一般称为Bandgap Reference)相比较,如果输出电压分压后的电压与参考电压有误差,则比较电路输出相应的误差信号控制PWM产生电路产生用于控制三极管开、关的控制信号,PWM的占空比与误差电压的大小成一定的比例,这样就构成了一个稳定收敛的反馈环路,最后达到输出电压的分压与参考电压相等,从而误差最小。
PWM信号的产生机制
由于工作在开关模式,储能的电感和平滑电容的反应都需要时间,因此输出电压上一定会存在着波动,也就是误差电压也会在很小范围内波动,PWM的占空比也在抖动,但在一定的范围内,这些波动都不会影响到环路的稳定工作。
输出电压上的波动 - 也就是高频开关噪声,与PWM的开关过程相关,不同的开关稳压器件其PWM的开关频率也会不同,进而也会影响到储能电感和平滑电容的选择,具体的选择规则我们会在电源电路中进行讲解。
开关稳压器的优点:
开关稳压器的缺点:
开关稳压器也有不同的类型,根据输入电压和输出电压的关系分:
END
硬禾团队一直致力于给电子工程师和相关专业的同学,带来规范的核心技能课程,帮助大家在学习和工作的各个阶段,都能有效地提升自己的职业能力。
版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。
如需转载请保留出处:https://bianchenghao.cn/bian-cheng-ri-ji/6568.html