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非隔离的DC-DC原理(分析下DCDC降压电路)

非隔离的DC-DC原理(分析下DCDC降压电路)

大家都熟悉DCDC,因为它是开关电源,当然还有交流/DC。通常,110伏或220伏交流电转换成DC电源。我们先讨论一下DCDC电源的设计。

有两种类型的DCDC电源,一种是隔离的,另一种是非隔离的。隔离DCDC意味着输出GND与输入GND无关,它也成为一个浮动电源。最常见的DC-DC芯片是非隔离的。隔离电源是双向的,也叫升压降压型,非隔离电源又分为升压型和降压型。

首先,让我们谈谈非隔离DC-DC原理,它分为升压和降压模式。首先,分析DCDC降压电路:

Buck模式DCDC结构主要由输入电容、功率MOS晶体管、PWM模块、肖特基二极管、功率电感、输出电容和输出调节电阻组成。DCDC开关电源的结构模式决定了其输出噪声较大。

接下来,我们来分析一下工作原理。当功率MOS(以下简称开关)闭合时,电源通过电感向负载供电,并将电能存储在电感L和输出电容中。由于电感L的自感,当开关闭合时,电流缓慢增加,即输出不能立即达到电源的电压值。一定时间后,开关断开,电路中的电流会保持不变,即继续从左向右流动,原因是电感L的自感(电感中的电流可以认为有惯性)。电流流过负载,从地返回,流到肖特基二极管的阳极,通过二极管回到电感L的左端,形成回路。可以通过控制PWM的占空比来控制输出电压。

当开关闭合时,电感储存能量,在断开期间释放能量,所以电感L称为储能电感,二极管负责在开关断开期间为L提供电流通路,所以二极管称为续流二极管。开关闭合时电压很小,所以加热功率U*I也会很小,这就是开关电源效率高的原因。

通过这里的原理,我们知道了设计DCDC时,为什么输出必须有大电容,为什么二极管和电感必须接近IC。而且DCDC的后置滤波一定要好,因为里面有开关频率。接下来,我将解释升压DCDC电路:

它的基本模型如上图所示。分析完buck电路的原理,应该就清楚BOOST了。通过调整PWM的占空比,可以调整输出。当PWM的占空比为50%时,输出电压是输入电压的两倍。基本原理如下:

当开关接通时,输入电压流向电感,电感电流线性增加,电感储能增加,电源向电感传递电能。

当开关断开时,电感电压等于输入电压减去输出电容的电压,因此电感电流减小,电感储能减小,电感储能向负载传递电能。

DCDC升压就是通过这样的连续开关来实现的,但是这种结构获得的电流比较小,一般在几百毫安,效率不高。

标签:电感DCDC开关


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