由于功率是許多設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵參數(shù)，因此降壓或“降壓”穩(wěn)壓器被廣泛使用。

雖然電阻器可以使電壓下降，但功率會(huì)丟失，并且在當(dāng)今使用的許多電池供電產(chǎn)品等應(yīng)用中，功耗是一個(gè)關(guān)鍵因素。

因此，降壓開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器或通常稱為降壓穩(wěn)壓器被廣泛使用。

線性降壓

降壓轉(zhuǎn)換的最基本形式是使用電阻器作為電位分壓器或電壓下降器。在某些情況下，也可以使用齊納二極管來穩(wěn)定電壓。

這種形式的電壓下降器或降壓轉(zhuǎn)換器的問題在于它在功率方面非常浪費(fèi)。電阻器兩端的任何電壓都會(huì)以熱量的形式消散，流過齊納二極管的任何電流也會(huì)散熱。這兩種因素都會(huì)導(dǎo)致寶貴能量的損失。

基本降壓轉(zhuǎn)換器或穩(wěn)壓器

降壓轉(zhuǎn)換器或降壓轉(zhuǎn)換器的基本電路由電感器、二極管、電容器、開關(guān)和誤差放大器以及開關(guān)控制電路組成。

降壓穩(wěn)壓器的電路通過改變電感器從電源接收能量的時(shí)間量來工作。

在基本框圖中，降壓轉(zhuǎn)換器或降壓穩(wěn)壓器的工作可以看出，檢測(cè)/誤差放大器檢測(cè)負(fù)載兩端的輸出電壓，并產(chǎn)生控制開關(guān)的誤差電壓。

通常，開關(guān)由脈寬調(diào)制器控制，隨著負(fù)載消耗的電流增加，開關(guān)保持導(dǎo)通的時(shí)間更長(zhǎng)，電壓趨于下降，并且通常有一個(gè)固定頻率振蕩器來驅(qū)動(dòng)開關(guān)。

降壓轉(zhuǎn)換器操作

當(dāng)降壓穩(wěn)壓器中的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電感兩端出現(xiàn)的電壓為Vin - Vout。使用電感方程，電感中的電流將以 （Vin-Vout）/L 的速率上升。此時(shí)二極管D是反向偏置的，不導(dǎo)通。

當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電流仍必須流動(dòng)，因?yàn)殡姼衅鞴ぷ饕员３窒嗤碾娏髁鲃?dòng)。因此，電流仍然流過電感器并進(jìn)入負(fù)載。然后，二極管 D 與流經(jīng)它的電流二極管形成等于 Iout 的返回路徑。

當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電感兩端的電壓極性反轉(zhuǎn)，因此通過電感的電流以等于-Vout/L的斜率減小。

降壓轉(zhuǎn)換器電路可以通過檢查整個(gè)周期中不同時(shí)間的電流波形來進(jìn)一步解釋。

在降壓轉(zhuǎn)換器/開關(guān)穩(wěn)壓器的電流波形圖中，可以看出電感電流是二極管和輸入/開關(guān)電流的總和。電流流過開關(guān)或二極管。

還值得注意的是，平均輸入電流小于平均輸出電流。這是意料之中的，因?yàn)榻祲恨D(zhuǎn)換器電路非常高效，并且輸入電壓大于輸出電壓。假設(shè)一個(gè)完美的電路，那么電源輸入等于電源輸出，即 Vin ? In = Vout ? Iout。雖然在實(shí)際電路中會(huì)有一些損耗，但對(duì)于設(shè)計(jì)良好的電路來說，效率水平預(yù)計(jì)會(huì)高于 85%。

還將看到在輸出端放置了一個(gè)平滑電容器。這有助于確保電壓不會(huì)發(fā)生明顯變化，尤其是在開關(guān)轉(zhuǎn)換期間。還需要它來平滑發(fā)生的任何開關(guān)尖峰。

穩(wěn)壓器輸入和輸出濾波

開關(guān)模式電源穩(wěn)壓器的一個(gè)關(guān)鍵方面是輸入和輸出濾波。這是一個(gè)特殊的問題，因?yàn)樵谳斎攵税l(fā)生開關(guān)。

實(shí)際上，輸出端的紋波電壓不僅取決于輸出平滑度，更重要的是取決于輸入濾波電容。

審核編輯：黃飛