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开关稳压DC—DC降压电路简介

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全栈程序员站长
发布2022-08-31 15:38:04
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发布2022-08-31 15:38:04
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大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。

在做数字压力开关项目时,电源输入要求是12V~24V±10%,系统内需要5V和3.3V的电源,这时提供了三个方案从中选择,方案一:使用24V-5V和5V-3.3V的LDO线性稳压芯片。方案二:使用24V-12V,12V-5V,5V-3.3V种LDO线性稳压芯片。方案三:使用24V-5V开关稳压芯片和5V-3.3V的线性稳压芯片。

最后考虑决定使用方案三,方案一中24V-5V的线性稳压芯片比较少,而且在转换过程中有19V的压降,当电源电流达到100mA时电源的耗散功耗有1.9W会使芯片发热严重。方案二中成本较高,整体损耗功率也大。方案三中开关稳压芯片稳压范围大,能量损耗小,简单来说就是按需释放能量。

以项目中使用的三垦电气的降压开关电源芯片NE111E为例,在集成的开关稳压芯片中有反馈引脚:FB,输出电压通过计算比例分压后输入至反馈引脚FB与芯片内置比较器比较,当高于或低于基准电压时芯片自动调整PWM波的占空比直到输出电压稳在所求的电压上。即输出电压与输入电压和PWM波占空比成正比,公式为Vo=Vin*D(PWM占空比)。

开关稳压DC—DC降压电路简介
开关稳压DC—DC降压电路简介

下文为开关电源BUCK电路工作原理及工作模数分析(转载),地址http://www.elecfans.com/analog/20171107576132.html

一、Buck电路原理图

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  Buck电路,又称降压电路,其基本特征是DC-DC转换电路,输出电压低于输入电压。输入电流为脉动的,输出电流为续的。

  二、Buck电路工作原理

  当开关管Q1驱动为高电平时,开关管导通,储能电感L1被充磁,流经电感的电流线性增加,同时给电容C1充电,给负载R1提供能量。等效电路如图二

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  图二

  当开关管Q1驱动为低电平时,开关管关断,储能电感L1通过续流二极管放电,电感电流线性减少,输出电压靠输出滤波电容C1放电以及减小的电感电流维持,等效电路如图三

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  图三

  三、Buck电路的三种工作模式:CCM,BCM,DCM

1、CCM Mode:关键点原件波形见图四

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  图四

  开关管Q1导通时,根据KVL定律:

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

2、BCM Mode:关键点原件波形见图五

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  图五

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

3、DCM Mode:关键点原件波形见图六

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  图六

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  四、外为参数对系统工作模式的影响:

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  图七

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  五、BUCK电路仿真验证:

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  图八

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  2、CCM模式仿真验证:在上述BCM分析的基础上,得出储能电感的电感量80uH为临界点,由系统工作在CCM的条件,可以将储能电感电感量设置为120uH,理论计算:

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  参照图十,可以得出仿真结果,

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

  3、DCM模式仿真验证:在上述BCM分析的基础上,得出储能电感的电感量80uH为临界点,由系统工作在DCM的条件,可以将储能电感电感量设置为40uH。重点验证输入输出电压关系以及输出平均电流关系。

Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
Buck电路工作原理以及三种工作模式分析
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发布者:全栈程序员栈长,转载请注明出处:https://javaforall.cn/151279.html原文链接:https://javaforall.cn

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  • 一、Buck电路原理图
  •   二、Buck电路工作原理
  •   三、Buck电路的三种工作模式:CCM,BCM,DCM
  •   四、外为参数对系统工作模式的影响:
  •   五、BUCK电路仿真验证:
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