功率變換器是一種可以將某種電流轉(zhuǎn)換為其他類型電流的電子設備。既有直流功率變換也有交流功率變換。功率變換器利用電表只對帶有“鎢絲”的發(fā)熱的電阻性的用電器限定了瓦數(shù)的漏洞，而制作出來的產(chǎn)品。降壓轉(zhuǎn)換器功率級是DC-DC開關電源的核心部件，負責將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，主要由功率開關(如MOSFET)、電感、電容和續(xù)流二極管組成。其核心功能是通過周期性開關功率開關，控制電感儲能與釋放能量，從而穩(wěn)定輸出電壓。為防止大功率電器引發(fā)火災，多所高校發(fā)布“限電令”，設置宿舍最高用電功率及最高總功率。學生們的洗衣機、空調(diào)扇、吹風機遇到學校限電令，這些電器功率多超出限電范圍，以至于無法使用。于是一款“學生宿舍專用”的功率轉(zhuǎn)換器因此熱賣起來。

?功率開關?：通常采用MOSFET或IGBT等半導體器件，負責周期性導通與關斷，控制電感充電和放電。 ?電感?：儲存能量并平滑電流脈動，其值直接影響輸出電壓穩(wěn)定性和效率。 ?電容?：濾除輸出電壓紋波，維持負載電流連續(xù)性。 ?13?續(xù)流二極管?：在開關關斷時為電感提供放電路徑，防止電流倒灌。電表只對帶有“鎢絲”的發(fā)熱的電阻性的用電器限定了瓦數(shù)，其它的用電器，如電腦，臺燈等沒有“鎢絲”這種發(fā)熱的電阻性的用電器，電表是沒有瓦數(shù)限制的。“功率轉(zhuǎn)換器”就是利用了電表在設計上的這個漏洞，把自己偽裝成一個像“電腦”這種沒有“鎢絲”發(fā)熱的電阻性的用電器。

功率級通過PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號控制開關的導通時間(占空比)，實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。當開關導通時，電感充電;關斷時，電感通過二極管放電，電容釋放能量補充負載電流，維持輸出電壓穩(wěn)定。 電感值需平衡輸出紋波、效率與成本，過大或過小均會導致過熱或振鈴現(xiàn)象。 ?4需確保電感電流紋波不超過元件飽和電流，避免損壞。 ?4占空比計算公式為：占空比 = 輸出電壓 / 輸入電壓，直接影響轉(zhuǎn)換效率與穩(wěn)定性。 ?

在SMPS設計中，常見的一種災難性錯誤就是在選擇功率電感時忽略了電流飽和額定值。當流經(jīng)電感的電流超過飽和電流額定值時，電感器鐵芯飽和，這意味著產(chǎn)生的磁場將不再與消耗的 電流成比例地增加。這會破壞伏秒平衡定律，導致電感電流紋波和輸出電壓紋波失去線性特性。當鐵芯飽和時，電感值會迅速降低，其行為更像電阻而不是電感。由于電感器的有效串 聯(lián)電阻(ESR)增加，而實際電感減小，因此，為了滿足伏特秒平衡，電流變化量將被迫增加。在飽和電流波形中觀測到尖峰是電流斜率呈指數(shù)增加造成的，如圖4所示。該電流尖峰會影響輸 出電壓，從而導致更多噪聲和電壓尖峰，如圖5所示。如果電壓尖峰過大，超過下游元件的最大電壓額定值，噪聲和電壓尖峰可能會損壞下游元件，并降低EMI性能。降壓轉(zhuǎn)換器是一種普遍存在的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，可高效地將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓。高效的電源轉(zhuǎn)換可延長電池壽命、減少熱量并允許構建更小的設備。降壓轉(zhuǎn)換器可用于許多很酷的應用。本文簡要介紹了降壓轉(zhuǎn)換器，涵蓋了降壓轉(zhuǎn)換器電路(及其同類半橋)的一些很酷的應用，并提供了資源鏈接，感興趣的讀者可以在其中了解有關在其設計中使用的特定芯片的更多信息。

每個人都希望他們的智能手機、平板電腦或便攜式電池組能夠快速充電，而不會加熱便攜式設備。同步降壓轉(zhuǎn)換器是實現(xiàn)此目的的最佳方法。通常，移動設備的充電端口是微型 USB 端口。它接受穩(wěn)壓 5V。充電電路位于移動設備的內(nèi)部，通常是降壓轉(zhuǎn)換器。一些降壓控制器具有內(nèi)置電池控制器智能功能，例如Linear Technology 的這款芯片。

高效地將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓是降壓轉(zhuǎn)換器的強項。有許多產(chǎn)品可以通過更高電壓的太陽能電池板為電池充電。該太陽能充電器具有其他降壓轉(zhuǎn)換器所沒有的功能，稱為最大功率點跟蹤。太陽能電池具有非線性電流-電壓曲線。太陽能充電器通常是帶有微控制器控制的降壓轉(zhuǎn)換器。微控制器告訴降壓轉(zhuǎn)換器通過改變負載電流來汲取最大電量，以便在盡可能短的時間內(nèi)為電池充電。一些降壓轉(zhuǎn)換器具有內(nèi)置最大功率點跟蹤和鋰電池充電器智能功能，例如 Linear Technology 的LT3652 。

在脈寬調(diào)制器 (PWM) 導通期間，電流通過綠色箭頭路徑從輸入電容器通過開關晶體管流向電感器。當 PWM 關閉時，電流繼續(xù)通過粉紅色箭頭路徑流過電感器。這意味著輸出具有連續(xù)流動的電流。輸入有一個高頻電流，在每個周期內(nèi)打開和關閉。功率級布局最重要的部分是減少高頻環(huán)路。上圖中的藍色箭頭反映了這一點。在晶體管導通期間，電流短暫地通過二極管 D1 流向地。在此期間，如果輸入電容器的位置不靠近，那么這種大電流浪涌可能會導致一些設計問題。

確保電源走線或電源層足夠?qū)捯蕴幚黼娫措娏鳌Ｒ话銇碚f，除開關節(jié)點外，電源平面應盡可能大。開關節(jié)點具有高 dV/dt 信號，可以耦合到 PCB 布局的其他部分，因此最小化表面積是一種很好的做法。使用過孔連接不同層上的電源層。一個簡單的經(jīng)驗法則是每個通孔(10 密耳鉆孔)的電流不超過 1A。如果您創(chuàng)建一個與 PCB 大小相同的大型連續(xù)接地層，這有助于減少噪聲和高頻環(huán)路。

使用升壓轉(zhuǎn)換器用于從較低的輸入電壓產(chǎn)生較高的輸出電壓。您可以將用于降壓轉(zhuǎn)換器的相同過程應用于升壓轉(zhuǎn)換器，以識別關鍵路徑和環(huán)路。

在 PWM 開啟期間，電流從輸入通過電感器流向開關晶體管(綠色箭頭)。能量在 PWM 開啟期間在電感器中積累，然后在 PWM 關閉期間轉(zhuǎn)移到輸出端。現(xiàn)在電流跟隨粉紅色箭頭并從輸入流向輸出。這意味著輸入側(cè)的電流是連續(xù)的。輸出端的電流是高頻開關電流。為盡量減少高頻噪聲，請盡可能縮短以藍色顯示的環(huán)路。

在晶體管導通期間，電流僅從輸出端短暫地通過二極管流向地。該電流如果沒有被輸出電容器正確旁路，可能會導致電源設計出現(xiàn)問題。您用于降壓轉(zhuǎn)換器的相同通用布局技術也可以應用于升壓。最小化開關節(jié)點面積并使用多個過孔連接到接地層。

當輸入電壓可以高于或低于輸出電壓時使用 SEPIC 轉(zhuǎn)換器。這種類型的電源可以在輸入低于輸出時升壓，或者在輸入高于輸出時降壓。該電路使用兩個電感或一個耦合電感。

可以將某種電流轉(zhuǎn)換為其他類型電流的電子設備功率變換器是一種可以將某種電流轉(zhuǎn)換為其他類型電流的電子設備。既有直流功率變換也有交流功率變換。功率變換器利用電表只對帶有“鎢絲”的發(fā)熱的電阻性的用電器限定了瓦數(shù)的漏洞，而制作出來的產(chǎn)品。

為防止大功率電器引發(fā)火災，多所高校發(fā)布“限電令”，設置宿舍最高用電功率及最高總功率。學生們的洗衣機、空調(diào)扇、吹風機遇到學校限電令，這些電器功率多超出限電范圍，以至于無法使用。于是一款“學生宿舍專用”的功率轉(zhuǎn)換器因此熱賣起來。電表只對帶有“鎢絲”的發(fā)熱的電阻性的用電器限定了瓦數(shù)，其它的用電器，如電腦，臺燈等沒有“鎢絲”這種發(fā)熱的電阻性的用電器，電表是沒有瓦數(shù)限制的。“功率轉(zhuǎn)換器”就是利用了電表在設計上的這個漏洞，把自己偽裝成一個像“電腦”這種沒有“鎢絲”發(fā)熱的電阻性的用電器。

使用過程中不要長時間負載，大功率電器可能因疏忽帶來安全隱患。若不用時，請拔下插頭。請盡可能少的使用大功率電器，考慮一下脆弱的學校供電系統(tǒng)，也可以減少不必要的安全隱患!1、所接電器的功率總和不得超過額定功率。2、使用時嚴禁捆扎導線，以免異常過熱。3、使用過程中注意不要堵住散熱孔。