升压和降压电路通常指电力电子设计BUCK/BOOST电路。电路设计中经常出现这两种电路,BUCK电路指输出小于电压的单管不隔离直流变换,BOOST指输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换。本文作为最常见、最基本的两种电路,主要针对BUCK/BOOST解释电路原理。
让我们先走吧BUCK开始讲变换器的概念,BUCK变换器又称降压变换器,是输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。
图中,Q开关管的驱动电压一般为PWM(Pulse width modulatiON脉宽调制)信号,信号周期为Ts,信号频率为f=1/Ts,导通时间为Ton,关断时间为Toff,则周期Ts=Ton Toff,占空比Dy= Ton/Ts。
开关管Q也是PWM控制模式,但最大比例Dy必须限制,不同意Dy=1.在电感状态下工作。Lf输入侧称为升压电感。BOOST变换器也有CCM和DCM两种工作方式。
BUCK/BOOST变换器:又称升降压变换器,是一种单管不隔离直流变换器,输出电压可低于或高于输入电压,但输出电压的极性与输入电压相反。BUCK/BOOST变换器可以看作是BUCK变换器和BOOST变换器串联合并开关管。
BUCK/BOOST变换器也有CCM和DCM两种工作方式,开关管Q也为PWM控制方式。
LDO的特点:
① 输入输出电压差很低;② 内部损失很小;③ 温度漂移很小;④ 输出电压稳定性高;⑤ 负载和线性调整率好;⑥ 工作温度范围宽;⑦ 输入电压范围较宽;⑧ 外围电路非常简单,使用非常方便DC/DC将固定直流电压转换为可变直流电压,又称直流斩波。斩波器有两种工作方式,一种是脉宽调制Ts不变,改变ton(通用),二是频率调制方法,ton不变,改变Ts(易干扰)。具体电路由以下几类组成:
(1)BUCK电路-降压斩波器输出均匀电压U输入电压小于0Ui,极性相同。
(2)BOOST电路-升压斩波器输出均匀电压U0大于输入电压Ui,极性相同。
(3)BUCK-BOOST电路-降压或升压斩波器输出均匀电压U0大于或小于输入电压Ui,极性相反,电感传输。
(4)Cuk电路-降压或升压斩波器输出均匀电压U0大于或小于输入电压Ui,极性相反,电容传输。
DC-DC分为BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST三类DC-DC。其中BUCK型DC-DC只能降压,降压公式:Vo=Vi*D;BOOST型DC-DC只能升压,升压公式:Vo= Vi/(1-D);BUCK-BOOST型DC-DC,公式:Vo=(-Vi)* D/(1-D)D既充电占空比MOSFET导通时间。
开关稳压电源效率高,但输出纹波电压高、噪声大、电压调节率差,尤其是模拟电路供电时。
由于开关电源工作效率高,一般可达80%以上。因此,在选择输出电流时,应正确测量或计算电气设备的最大吸收电流,使所选开关电源具有较高的性能和价格比。输出计算公式通常为: Is=KIf式中:Is—额定输出电流的开关电源;If—电气设备的最大吸收电流;K—裕量系数,一般取1.5~1.8.电容开关电源可增加或降低输入电压,也可用于产生负电压。其内部的FET快速电容器的充的方式控制快速电容器的充放电,使输入电压具有一定的因素(0.5、2或3)倍增或降低,以获得所需的输出电压。
这种特殊的调制过程可以保证高达80%的效率,只需要外部陶瓷电容器。由于电路是开关工作的,电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI(电磁干扰)先储存能量,然后通过控制释放能量,以获得所需的输出电压。
BUCK/BOOST电路看起来很简单,但实际分析仍然可以分析很多细节。只有掌握了这些基本知识,我们才能更熟练、更快地完成电路设计。可以看出,在学习的过程中,不要急于快速成功和即时的好处,稳定的战斗是最安全和最能获得知识的学习方式。