当前课程知识点：现代电子系统设计 > 第四章 直流电源 > 4.3 开关稳压电源 > 4.3 开关稳压电源
下面讲第四章第三节
开关稳压电源
什么是开关稳压电源
为什么要用它
它有什么样的特点呢
首先我们来回顾一下线性稳压电源
线性稳压电源
它内部的调整管工作在线性放大状态
因此它的纹波电压会比较小
而且响应速度快
它可以用在一些精密信号处理的电路中
主要用于模拟电路
但是也因为它的调整管
工作在线性放大状态
所以消耗的功率会比较多
于是它的效率就比较低
为了解决这个问题
就产生了开关稳压电源
那么开关稳压电源
它内部的调整管工作在开关状态
所以它的效率就比较高了
也因为工作在开关状态
所以它的纹波电压会比较大
它主要用在一些数字系统
或者是微处理器系统中
下面我们来看一下它的电路和原理
假设我们通过整流电路和滤波电路
得到了一个近似稳定的输出电压
那么开关稳压电源
先把这个稳定的直流电压转换为交流电压
再把它转换为稳定的直流电压
然后通过一个负反馈来稳定输出电压
所以在开关稳压电源的内部有一个调整管
它工作在开关状态
还有就是电感和电容滤波电路
那么调整管
它是由PWM电路输出的波形来控制的
控制它工作在开关状态
然后输出一个矩形波
然后再进行滤波
另外开关稳压电源有一个负反馈
它通过两个电阻来采样输出电压
交给一个比较放大电路进行比较
然后输出一个电压
来控制PWM电路它的脉宽
从而来调整调整管的工作状态
最后达到稳定的这个输出电压
例如当输出电压增大的时候
那么比较放大电路
可能输出一个小的电压
那么这时候PWM电路它的脉宽减小
这时候调整管它的输出的矩形波的脉宽
也减小
这样的话滤波以后输出电压就会减小
从而达到调整输出电压的目的
也就是达到稳定输出电压的目的
那下面来看一下
开关稳压电源它分为三类
一类是降压型
一类是升压型
最后是电压极性反转型
所谓降压型就是指输出电压比输入电压低
所谓升压型就是指输出电压比输入电压高
极性反转是指输出电压
与输入电压的极性相反
那么下面我们来看一下
首先是降压型的电路
它是由一个调整管和二极管
以及电感电容组成
那么调整管它的基极加入一个PWM波形
那么当PWM波形是高电平的时候
那么这时候调整管导通
它的发射极输出一个高电平
那这时候二极管就不能导通了
但是电感和电容会分别储能和充电
那这时候负载上能够得到电流
输出一个电压
当PWM波形是低电平的时候
这时候调整管就截止了
这时候电感的电流发生突变
于是它就会产生感生电动势
感生电动势的极性是电感的右边是正
左边是负
于是这时候二极管就可以导通了
在回路中继续产生电流
这时候电感释放能量
电容放电
于是负载上又得到电流和输出的电压
我们可以看到
晶体管它的发射极的这个电压
会是一个矩形波
与这个PWM波形
它的周期和脉宽是相似的
然后通过电感电容滤波以后
在输出得到一个直流的电压
当然这个直流的电压上面
会叠加纹波噪声电压
由于输出电压等于输入电压
减去调整管的管压降
并减去电感上面的电压
所以输出电压会比输入电压要小
这是一种降压型的开关稳压电源
那下面我们再看一下升压型的电路
这时候电感二极管和调整管的位置
都互换了
这时候它的工作原理我们就不仔细说了
跟前面的降压型的是类似的
那这时候我们看到输出电压
是在输入电压的基础上
再叠加上这个电感上面的电压
然后再减去二极管的导通电压
这时候输出电压是比输入电压要大的
所以是升压型
第三种是电压极性反转型
这时候电感和调整管的位置又换了
那这个电路它的工作原理
也是跟降压型的也是类似的
之所以说它的这个电压极性会反转
是因为它的输出端
它的这个正极性标在下面
所以输出电压就会跟输入电压极性相反
下面我们来看一些实际的开关电源
实际的开关电源
比如说TI
它有三种都有
比如说降压型的 升压型的
以及极性反转型的
那么前面我们介绍的开关稳压电源
里头有电感和电容滤波
这一类开关稳压电源是属于电感型的
还有一类都是用电容来进行滤波的
我们称它为电荷泵型
在这儿我们就不再介绍了
有兴趣的大家可以去参考一些相关的资料
接下来介绍一下开关稳压电源的应用
我们以LT1070开关稳压电源为例来介绍
首先实现一个正5伏到正12伏的
一个升压的电路
用这个芯片可以实现
在它的外部
接上电感 二极管和电容等电路
就可以实现
它实现正5伏到正12伏的一个转换
用这个芯片也可以实现降压
这样子进行连接以后
那么它可以把一个输入的一个大的电压
转换为输出的一个正5伏的电压
那么输入电压的范围是10伏到30伏
这是一个降压型的一个例子
用这个芯片还可以实现电压的极性反转
那么输入是负12伏
输出是正12伏
所以这个芯片应用还是比较灵活的
感谢您的观看
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-1.2 现代电子系统举例
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-1.4 现代电子系统设计方法
-第一章 作业
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-2.2 传感器的分类和性能指标
-2.3 常用传感器介绍
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--3.3 滤波电路
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-3.9 数-模转换器
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-4.1 直流电源简介
-4.2 线性稳压电源
-4.3 开关稳压电源
-第四章 作业
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-5.2 微处理器和片上系统的发展历程
-5.3 微处理器分类
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-第五章 作业
-6.1 TM4C123 简介
-6.2 TM4C123 实验板
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-8.4 FPGA的结构
-8.5 FPGA结构举例
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