降壓轉(zhuǎn)換器（降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器）的工作模型

開(kāi)關(guān)電源可以我們可以看成是一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，里面電流流動(dòng)可以看成是水流的流動(dòng)。輸入電容我們可以把它看成一個(gè)高容量的大水庫(kù)，而輸出電容則相當(dāng)于一個(gè)低容量的小水箱。我們把一小杯一小杯的水從大水池傳送到小水

池，通過(guò)控制傳送的間隔時(shí)間和水杯的水量來(lái)實(shí)現(xiàn)小水池里面固定的水量，這就相當(dāng)于開(kāi)關(guān)電源通過(guò)控制電流的流動(dòng)來(lái)穩(wěn)定輸出電壓。

當(dāng)輸出端的電壓減小時(shí)，開(kāi)關(guān)電源便會(huì)增加電流的流動(dòng)，相當(dāng)于增加水杯中的水量，來(lái)保持輸出電壓的穩(wěn)定。相反，當(dāng)發(fā)現(xiàn)輸出的電壓升高時(shí)，開(kāi)關(guān)電源會(huì)減小電流的流動(dòng)，相當(dāng)于減小水杯中的水量，來(lái)保持輸出電壓的穩(wěn)定。

因此，通過(guò)調(diào)節(jié)電流的流動(dòng)多少，開(kāi)關(guān)電源以此來(lái)確保輸出電壓的穩(wěn)定，即便在負(fù)載變化的情況下也是正常輸出。這種自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理就相當(dāng)于于一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中輸出電壓被反饋回控制系統(tǒng)，以方便與設(shè)定值進(jìn)行比較和調(diào)整。

降壓轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)（電流和電壓波形）

如圖，當(dāng)開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通時(shí)，能量從Q的發(fā)射極即輸入端向輸出端傳遞，電流以斜線形式增大，類(lèi)似于模型中水庫(kù)的水傳遞到小水池。當(dāng)發(fā)現(xiàn)小水池的水位過(guò)高時(shí)，開(kāi)關(guān)Q便會(huì)斷開(kāi)，這時(shí)電感L、負(fù)載Rl和二極管D形成自然的續(xù)流回路，電流開(kāi)始線性下降。當(dāng)發(fā)現(xiàn)小水池的水位降低到一定程度的時(shí)侯，開(kāi)關(guān)Q重新導(dǎo)通。開(kāi)關(guān)Q通過(guò)這種高頻的開(kāi)通和關(guān)斷操作，開(kāi)關(guān)電源便形成了一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓。

降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)?br />

上面圖展示了一個(gè)電路結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩個(gè)電阻之間的分壓來(lái)采樣輸出電壓Vout，然后通過(guò)比較器與基準(zhǔn)電壓去進(jìn)行比較。如果輸出電壓低于基準(zhǔn)電壓的話，則MOS管導(dǎo)通；如果輸出電壓高于基準(zhǔn)電壓，則MOS管斷開(kāi)。進(jìn)而通過(guò)這種高頻的開(kāi)通和關(guān)斷操作，開(kāi)關(guān)電源便形成了一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓。

下面的圖便是一個(gè)工作中常用的降壓芯片，型號(hào)為L(zhǎng)M22676，它的寬輸入電壓范圍：4.5V 至 42V，可以穩(wěn)定的輸出5V3A供負(fù)載使用。此芯片中FB引腳便是一個(gè)采樣反饋引腳，SW便是輸出控制引腳，以此來(lái)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的輸出。大家會(huì)疑問(wèn)這個(gè)電路中，D1使用的是一個(gè)快恢復(fù)或者肖特基二極管。為什么要使用這種肖特基二極管呢？因?yàn)槠胀ǖ亩O管的寄生參數(shù)和漏感原因，會(huì)導(dǎo)致在SW發(fā)信號(hào)，芯片內(nèi)部MOS管將要開(kāi)通時(shí)產(chǎn)生一個(gè)高壓震蕩，這個(gè)震蕩極有可能會(huì)導(dǎo)致芯片的SW引腳遭受高壓損壞，而且開(kāi)關(guān)損耗也會(huì)非常大，導(dǎo)致效率非常低。因此，我們通常會(huì)使用快恢復(fù)或肖特基二極管來(lái)應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題。
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