降壓轉(zhuǎn)換器(Buck Converter)是一種電源管理電路,用于將較高的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的直流輸出電壓。
降壓轉(zhuǎn)換器的基本電路包括至少四個(gè)主要元件:開關(guān)器件(通常為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOSFET或絕緣柵雙極型晶體管IGBT)、電感、二極管以及輸出濾波電容。這些元件構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng),通過PWM(脈沖寬度調(diào)制)或其他控制方法調(diào)節(jié)輸出電壓。
工作過程:
當(dāng)開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí),輸入電壓通過開關(guān)器件施加到電感上,電感開始儲(chǔ)存能量,其電流線性增加。此時(shí),電感上的電壓等于輸入電壓減去開關(guān)器件的導(dǎo)通壓降。同時(shí),二極管因反向偏置而截止,輸出電壓由濾波電容維持。
當(dāng)開關(guān)器件斷開時(shí),電感試圖維持其電流流向,導(dǎo)致其電壓極性反轉(zhuǎn)。此時(shí),電感通過二極管放電,釋放儲(chǔ)存的能量到負(fù)載和濾波電容中,電感電流線性減少。由于電感放電路徑中存在二極管,因此輸出電壓始終低于輸入電壓,實(shí)現(xiàn)降壓功能。
根據(jù)負(fù)載需求,降壓轉(zhuǎn)換器可以工作在兩種不同的模式下。在重載或滿載條件下,轉(zhuǎn)換器通常工作在CCM,電感電流從不降為零。在輕載或無載條件下,轉(zhuǎn)換器可能進(jìn)入DCM,此時(shí)電感電流在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)會(huì)降到零。
轉(zhuǎn)換器的控制電路會(huì)根據(jù)反饋信號調(diào)節(jié)開關(guān)器件的占空比(導(dǎo)通時(shí)間與周期時(shí)間的比率),以維持穩(wěn)定的輸出電壓。如果輸出電壓低于設(shè)定值,控制電路會(huì)增加占空比,使電感儲(chǔ)存更多能量;反之,如果輸出電壓高于設(shè)定值,控制電路會(huì)減小占空比,減少電感儲(chǔ)存的能量。
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