【E課堂】開關電源之DC-DC轉換器工作原理的簡單介紹

2020-11-23 電子產品世界

　　電源在生活中無處不在，電源就是將其他形式轉化成電能的一種特定裝置。電源有普通電源和特殊電源之分。其中普通電源細分起來有開關電源、逆變電源、交流穩壓電源、直流穩壓電源、DC/DC電源、模塊電源、變頻電源、UPS電源、EPS應急電源、PC電源、整流電源等等。其中開關電源是最普通常見的一種，下面針對開關電源的一些基本常識和原理，我們來了解一下其基本的常識。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201709/364240.htm

　　開關電源的工作原理實質上是通過改變電路中調整管的導通時間來改變輸出電壓或電流的大小，已達到維持輸出電壓或電流穩定的目的。

　　在AC-DC電源轉換中，市電均經整流變為高壓直流DC，再經過DC-DC轉換成負載所需的低壓直流DC，因此DC-DC轉化器是開關電源的組成核心，故DC-DC開關電源也稱為DC-DC轉化器(註：因DC-DC開關電源的調整工作在通[ON]與斷[OFF]狀態，故也稱為開關管，又因調整管的主要功能是進行功率轉換，故也稱為功率管或功率開關管。)

　　DC-DC轉換器

　　DC-DC轉換器是開關電源中最常見的一種，由二極體，三極體，電容器等構成。DC-DC轉換器就是重複通斷開關，把直流電壓或電流轉換成高頻方波電壓或電流，再經整流平滑變為直流電壓輸出。DC-DC轉換器室友半導體開關、整流二極體、平滑濾波電抗器和電容等基本元件組成。當輸入、輸出間需要進行電氣隔離時，可以採用變壓器，把高頻方波電壓通過變壓器傳送到輸出側。構成DC-DC轉換器的基本元器件如下圖1所示。圖中UI為整流後不穩定的直流電壓;UO為經過斬波的輸出電壓;S為開關。

　　  

 

　　通過提高開關頻率，濾波電感、開關變壓器等磁性器件，以及濾波電容等都可以小型輕量化。對於DC-DC轉化器，加在開關S兩端電壓US的波形近似為方波，而通過電流IS的波形近似為三角波或有臺階的三角波，如下圖2所示。其佔空比定義

　　  

 

　　式中，T為開關，S通斷周期;tON為開關S導通時間;TOFF為開關S截止時間。

　　  

 

　　DC-DC轉換器的開關波形(見圖2)控制佔空比的方法有保持工作周期T不變、控制開關通/斷時間的脈寬調製PWM、保持導通時間tON不變、改變工作周期T的頻率調製(PWM)。但在開關頻率較低時，頻率調製PFM方式需要較大的隔離變壓器與輸入/輸出濾波器，這樣既不經濟，也使其體積過大，現實中難以接受，故這種工作方式開關頻率要足夠高。

　　以上是開關電源基礎的DC-DC轉換器工作原理的簡單介紹。

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