基本电子电路:开关电源讲解

 

　　做硬件工程师的，几乎都碰到过开关电源。网上的资料也很多。笔者也经常接触开关电源，从工程应用实践中自己总结了一些开关电源的心得。本文力求浅显易懂。但愿对开关电源比较陌生的工程师能有所帮助。开关电源是一个很大的领域，本文的描述仅见一斑，有不当之处，望以斧正之。

　　1：常用的开关电源的原理——单端自激boost升压电路

　　

 

　　如上图，开关电源利用电感电流不能瞬间改变的原理，用ctrl信号打开三极管，使得Vin通过电感和三极管向地流动。由于电感电流不能突变，因此，这个回路不能理解成短路，应理解成给电感充能。充能是通过电感流过的电流不断增大体现的，电流越大，电感的储能越多。

　　当电感电流增加到一定程度，用ctrl关闭三极管。则电感电流的回地的路就被切断。同样由于电感电流不能突变，因此，电流就会通过二极管流向电容。这样就完成一次电感通过二极管给电容充电的过程。Ctrl信号周期性不停止的复现，宏观上就形成从vin不断流向电容的电流。这个过程与vout和vin电压孰高孰低无关。意味着可升压，也可降压。

　　上面说的切断电感电流，迫使电流流向改变，一般叫做“反激”，上图的电感只有一个，反激点只有一个，叫做单端。有的电路用2个电感，交替进行电流流动。做直流逆变交流时，一般用2个电感，形成推挽效果。

　　2：如何实现稳压

　　上图是原理。由于vout的负载不确定，因此，vout不可能稳定在我们期望的电压上，可能是升压，也可能是降压。解决这个问题的办法是利用vout的电压进行反馈。当vout电压低于期望值时，反馈信号就会调整ctrl，使它打开三极管的时间相对延长。则电感充能更多，从而使vout上升。反过来也一样。

　　这样ctrl信号就有了个名字，叫pwm。一般是改变它的占空比。当vout电压不够时，增加pwm信号占空比，使得更多的电能流向vout。

　　3：占空比

　　从原理容易理解，pwm信号不能达到100%占空比，那样就真的短路了。当pwm信号占空比大到一定程度时，也就是刚好有时间让三极管能开关时，电感的充能达到极大值。这个电能必须能满足后续电路的消耗。这样就能使vout稳定在我们需要的电压上。