BUCK電路是怎么演變過來的
時間：2021-08-19 15:23:47
手機(jī)看文章
掃描二維碼
隨時隨地手機(jī)看文章
[導(dǎo)讀]關(guān)注星標(biāo)公眾號，不錯過精彩內(nèi)容來源?|網(wǎng)絡(luò)編排|電路啊電力電子技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，由最初的線性電源低效率大體積到目前的高頻小體積和高效率。下面將介紹三種最基本的拓?fù)渲籅uck變換器是如何演變過來的。學(xué)過電子的應(yīng)該都知道，如何從一個電壓(高)得到自己想要的電壓值(低)，可能最簡...
關(guān)注 星標(biāo)公眾號，不錯過精彩內(nèi)容來源?| 網(wǎng)絡(luò)編排 | 電路啊
電力電子技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，由最初的線性電源低效率大體積到目前的高頻小體積和高效率。下面將介紹三種最基本的拓?fù)渲籅uck變換器是如何演變過來的。學(xué)過電子的應(yīng)該都知道，如何從一個電壓(高)得到自己想要的電壓值(低)，可能最簡單的方式就是通過電阻分壓，如下面的方式：
這種方式最方便快捷，現(xiàn)在一般的電壓采樣基本采用這種方式，但是如果功率稍微大一點(diǎn)呢？由于R1和R2是串聯(lián)的，所以在R1上的損耗不可忽視，如果所要的電壓值遠(yuǎn)低于輸入電壓，那么該電路的效率就會極其低下。對該電路嘗試進(jìn)行變形，將R1更換為三極管，也就是現(xiàn)在的LDO模型，如下：通過變型，那么原來在R1上的損耗轉(zhuǎn)移到三極管Q1上面去了，由于Q1承受輸入和輸出的壓差，所以該電路的效率也比較低下。為了提升效率，之前三極管是工作在線性狀態(tài)，那是否可以更改為開關(guān)狀態(tài)呢？這樣三極管就只有開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，那么損耗就會大大的降低，可以更改為如下電路：該電路工作周期時間為Ts，導(dǎo)通時間為Ton，那么占空比就是D=Ton/Ts。但是這樣輸出電壓與開關(guān)狀態(tài)高度關(guān)聯(lián)，S1導(dǎo)通時有輸出電壓，S1關(guān)斷時沒有輸出電壓，但是輸出負(fù)載總是需要連續(xù)的能量供給，這對于輸出端負(fù)載是不可接受的。這就需要進(jìn)行解耦，在變換器一定位置引入儲能元器件電容，這樣在即使在輸入端S1斷開的情況下，輸出端電容也可以進(jìn)行持續(xù)的能量輸出，保證輸出電壓的穩(wěn)定。如果這樣做，大家有沒有看出會帶來什么樣的效果？由于電容兩端的電壓不能突變，當(dāng)S1閉合的時候，那么會在線路中產(chǎn)生一個非常大的沖擊電流，它不僅導(dǎo)致噪聲和EMI問題，這個時候S1可能會被損壞，所以需要對其進(jìn)行限流，如下：加入R2限流電阻后，在S1閉合瞬間就沒有那么大的沖擊電流了，但是由于R2是串聯(lián)在主功率回路中，電阻就會消耗功率，這樣，在開關(guān)上減小的功耗最終可能又消耗在所加的電阻上。因此，為了最大限度的提高效率，可以考慮將R2變換為電抗元件，從原理上來說，電抗原件僅存儲能量但不消耗能量。大家知道電感兩端的電流不能突變，所以在開關(guān)S1閉合的時候，電感可以很好的抑制沖擊電流而不消耗能量，如下：這樣解決了S1閉合時由于C1的作用引起的浪涌沖擊電流，但是當(dāng)S1斷開的時候呢？剛才有提到，電感兩端的電流不能突變，當(dāng)S1突然斷開，就相當(dāng)于電感的電流產(chǎn)生了突變，由于沒有續(xù)流回路，那么電感存儲的能量就會以“拉弧”的方式消耗，這樣就會產(chǎn)生一個非常大的電壓尖峰。所以，為了給電感L1提供一個續(xù)流路徑，需要增加一個續(xù)流二極管，如下：這樣，當(dāng)S1突然斷開，L1的能量就會通過二極管進(jìn)行續(xù)流，所以我們也叫續(xù)流二極管。當(dāng)然，為了提升效率，可以將續(xù)流二極管更換為MOSFET，如下：這樣一個同步Buck變換器就產(chǎn)生了，可以將電感在不同的位置放置變換為不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。放在輸入端就是Boost變換器：放在下面就是Buck-boost變換器：所以，基本的變換器其實(shí)就只有這三種，其他很多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是這三種基本變換器的演變，比如正激就是Buck的隔離版本，反激就是Buck-boost的隔離版本。
免責(zé)聲明：本文素材來源網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品版權(quán)問題，請與我聯(lián)系刪除。
------------?END?------------
后臺回復(fù)『電子基礎(chǔ)』『元器件』閱讀更多相關(guān)文章。
歡迎關(guān)注我的公眾號，回復(fù)“加群”按規(guī)則加入技術(shù)交流群，回復(fù)“1024”查看更多內(nèi)容。
歡迎關(guān)注我的視頻號：
點(diǎn)擊“閱讀原文”查看更多分享，歡迎點(diǎn)分享、收藏、點(diǎn)贊、在看。
電力電子技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，由最初的線性電源低效率大體積到目前的高頻小體積和高效率。下面將介紹三種最基本的拓?fù)渲籅uck變換器是如何演變過來的。學(xué)過電子的應(yīng)該都知道，如何從一個電壓(高)得到自己想要的電壓值(低)，可能最簡單的方式就是通過電阻分壓，如下面的方式：
這種方式最方便快捷，現(xiàn)在一般的電壓采樣基本采用這種方式，但是如果功率稍微大一點(diǎn)呢？由于R1和R2是串聯(lián)的，所以在R1上的損耗不可忽視，如果所要的電壓值遠(yuǎn)低于輸入電壓，那么該電路的效率就會極其低下。對該電路嘗試進(jìn)行變形，將R1更換為三極管，也就是現(xiàn)在的LDO模型，如下：通過變型，那么原來在R1上的損耗轉(zhuǎn)移到三極管Q1上面去了，由于Q1承受輸入和輸出的壓差，所以該電路的效率也比較低下。為了提升效率，之前三極管是工作在線性狀態(tài)，那是否可以更改為開關(guān)狀態(tài)呢？這樣三極管就只有開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，那么損耗就會大大的降低，可以更改為如下電路：該電路工作周期時間為Ts，導(dǎo)通時間為Ton，那么占空比就是D=Ton/Ts。但是這樣輸出電壓與開關(guān)狀態(tài)高度關(guān)聯(lián)，S1導(dǎo)通時有輸出電壓，S1關(guān)斷時沒有輸出電壓，但是輸出負(fù)載總是需要連續(xù)的能量供給，這對于輸出端負(fù)載是不可接受的。這就需要進(jìn)行解耦，在變換器一定位置引入儲能元器件電容，這樣在即使在輸入端S1斷開的情況下，輸出端電容也可以進(jìn)行持續(xù)的能量輸出，保證輸出電壓的穩(wěn)定。如果這樣做，大家有沒有看出會帶來什么樣的效果？由于電容兩端的電壓不能突變，當(dāng)S1閉合的時候，那么會在線路中產(chǎn)生一個非常大的沖擊電流，它不僅導(dǎo)致噪聲和EMI問題，這個時候S1可能會被損壞，所以需要對其進(jìn)行限流，如下：加入R2限流電阻后，在S1閉合瞬間就沒有那么大的沖擊電流了，但是由于R2是串聯(lián)在主功率回路中，電阻就會消耗功率，這樣，在開關(guān)上減小的功耗最終可能又消耗在所加的電阻上。因此，為了最大限度的提高效率，可以考慮將R2變換為電抗元件，從原理上來說，電抗原件僅存儲能量但不消耗能量。大家知道電感兩端的電流不能突變，所以在開關(guān)S1閉合的時候，電感可以很好的抑制沖擊電流而不消耗能量，如下：這樣解決了S1閉合時由于C1的作用引起的浪涌沖擊電流，但是當(dāng)S1斷開的時候呢？剛才有提到，電感兩端的電流不能突變，當(dāng)S1突然斷開，就相當(dāng)于電感的電流產(chǎn)生了突變，由于沒有續(xù)流回路，那么電感存儲的能量就會以“拉弧”的方式消耗，這樣就會產(chǎn)生一個非常大的電壓尖峰。所以，為了給電感L1提供一個續(xù)流路徑，需要增加一個續(xù)流二極管，如下：這樣，當(dāng)S1突然斷開，L1的能量就會通過二極管進(jìn)行續(xù)流，所以我們也叫續(xù)流二極管。當(dāng)然，為了提升效率，可以將續(xù)流二極管更換為MOSFET，如下：這樣一個同步Buck變換器就產(chǎn)生了，可以將電感在不同的位置放置變換為不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。放在輸入端就是Boost變換器：放在下面就是Buck-boost變換器：所以，基本的變換器其實(shí)就只有這三種，其他很多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是這三種基本變換器的演變，比如正激就是Buck的隔離版本，反激就是Buck-boost的隔離版本。
免責(zé)聲明：本文素材來源網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品版權(quán)問題，請與我聯(lián)系刪除。
------------?END?------------
后臺回復(fù)『電子基礎(chǔ)』『元器件』閱讀更多相關(guān)文章。
歡迎關(guān)注我的公眾號，回復(fù)“加群”按規(guī)則加入技術(shù)交流群，回復(fù)“1024”查看更多內(nèi)容。
歡迎關(guān)注我的視頻號：
點(diǎn)擊“閱讀原文”查看更多分享，歡迎點(diǎn)分享、收藏、點(diǎn)贊、在看。
下載文檔
