降壓轉換器(Buck Converter)是一種電源管理電路,用于將較高的直流輸入電壓轉換為較低的直流輸出電壓。
降壓轉換器的基本電路包括至少四個主要元件:開關器件(通常為金屬氧化物半導體場效應晶體管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。這些元件構成一個閉環控制系統,通過PWM(脈沖寬度調制)或其他控制方法調節輸出電壓。
工作過程:
當開關器件導通時,輸入電壓通過開關器件施加到電感上,電感開始儲存能量,其電流線性增加。此時,電感上的電壓等于輸入電壓減去開關器件的導通壓降。同時,二極管因反向偏置而截止,輸出電壓由濾波電容維持。
當開關器件斷開時,電感試圖維持其電流流向,導致其電壓極性反轉。此時,電感通過二極管放電,釋放儲存的能量到負載和濾波電容中,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,實現降壓功能。
根據負載需求,降壓轉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,轉換器可能進入DCM,此時電感電流在每個開關周期內會降到零。
轉換器的控制電路會根據反饋信號調節開關器件的占空比(導通時間與周期時間的比率),以維持穩定的輸出電壓。如果輸出電壓低于設定值,控制電路會增加占空比,使電感儲存更多能量;反之,如果輸出電壓高于設定值,控制電路會減小占空比,減少電感儲存的能量。
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