开关电源解析：Buck与Boost变換器的工作原理

本文主要介绍了Buck變換器的工作原理以及开关电源的基本设计概念，包括DC-DC变換器的主要架构、EMI部分、PFC部分、同步整流、均流技术、保护与控制线路等内容。 开关电源基本原理与设计介绍： 开关电源是一种通过开关器件的快速开关动作来变换电压的电源装置，它能将交流输入电压转换为所需的直流输出电压。这种转换通常涉及三个主要部分：输入回路、输出回路和控制回路。输入回路处理电网的交流电压，经过EMI滤波、高压整流和滤波，然后通过开关元件（如MOSFET）转换成高频方波信号。这个信号经过隔离变压器初级，次级感应出的低压交流电势再经过整流滤波，形成稳定的低压直流输出。 Buck变換器工作原理： Buck变換器（降压变换器）通过改变开关S的开闭状态来调节输出电压。当开关S关闭时，电流通过电感L，电感储存能量并提供负载。当开关S打开时，电感释放存储的能量，通过二极管D为负载继续供电，维持输出电压。这个过程使得输出电流连续，而输入电流呈现脉动形式。通过控制开关S的占空比，可以调整输出电压，以保持其稳定。 DC-DC变換器的主要架构： 包括Buck、Boost和Buck-Boost等多种类型。Buck变換器是降低电压，而Boost变換器则是提升电压。在Boost电路中，当开关S闭合时，电感充电，当开关断开时，电感通过二极管向负载提供能量，导致输出电压高于输入电压。 其他关键设计部分： 1. EMI（电磁干扰）部分：用于滤除电源产生的噪声，确保设备的电磁兼容性。 2. PFC（功率因数校正）部分：改善输入电流波形，提高电源效率，使其更接近纯正弦波形。 3. 同步整流：使用MOSFET代替二极管进行整流，降低损耗，提高效率。 4. 均流技术：在多路输出电源中，确保各路输出电流的均衡分配。 5. 保护与控制线路：监控输出电压，反馈到PWM逻辑控制电路，调整占空比以保持输出稳定，并在出现故障时触发保护机制。 总结： 开关电源和DC-DC变換器在各种电子设备中广泛应用，它们通过高效转换和控制技术，确保了不同电压需求的设备能够稳定运行。理解这些基本原理和设计方法对于电源设计工程师来说至关重要，有助于优化电源性能和可靠性。