开关稳压器的工作原理是从输入源吸取少量能量,然后逐步将其传输到输出端。这项任务是通过使用电子开关(以预定频率工作)来实现的,该开关就像输入能源和输出之间的门一样工作。该栅极控制传输到输出负载的电荷量。开关稳压器的输出电压取决于开关保持闭合的时间。如果开关的关断时间较长,则传递到输出负载的能量较少,因此平均输出电压将很低。如果开关的关断时间较短,则更多的能量将传递到输出负载,从而获得更好的平均输出电压。基本开关稳压器的原理图如下所示。
当开关 S1 闭合电容 Cout 时,Cout 充电,当开关 S1 打开时,Cout 通过负载放电。S1的占空比决定了向输出负载传递多少能量。简单来说,电容器Cout用作滤波器,将来自开关的脉冲波形转换为稳定电压。输出电压始终是输入电压和开关占空比的函数。
实用开关稳压器的原理图如上所示。该电路有两个附加元件:肖特基二极管D1和电感L1。几乎所有开关稳压器电路中都存在这两种元件,它们极大地提高了电路的性能。让我们看看二极管和电感如何改善稳压电路的性能。
当开关S1闭合时,电感L1通过产生相反的电磁场来对抗上升电流,这使得二极管D1反向偏置,其行为类似于开路开关。当开关S1开路时,电感L1中感应的电磁场将放电,从而产生反极性电流。这使得二极管D1正向偏置,它将保持在导通级,直到电感中的磁场变为零。简单来说,这个动作类似于输出电容的充电和放电。因此,电感和二极管的共同作用提高了输出电容器的滤波能力,从而提高了电路效率。
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