开关电源原理详解：Buck与Boost变換器

"Buck變換器工作原理-开关电源基本原理与设计介绍 ppt" 开关电源是一种广泛应用的电力转换技术，其核心是通过开关元件（如MOSFET）的快速开断来调节输出电压。Buck变換器和Boost变換器是两种常见的DC-DC转换器类型。 Buck变換器（降压变换器）的工作原理如下：当开关S闭合时，电流会通过电感器L，存储能量，并在负载RL上产生正向输出电压。当开关打开时，电感器通过维持电流连续性来释放其储存的能量，二极管D导通，确保电流继续流向负载，保持输出电压极性不变。这个过程形成了连续而非脉动的输出电流，而输入电流则呈现脉动形式，因为开关S在ON/OFF之间切换。 Boost变換器（升压变换器）则相反，它通过在开关S闭合期间为电感器充电，在开关断开时通过二极管D向负载提供高于输入电压的输出。在Boost电路中，峰值电流和电压以及平均二极管电流和电压的特性与Buck变換器有所不同。 开关电源的基本结构包括输入回路、输出回路和控制回路。输入回路处理电网输入，包括EMI滤波器、高压整流滤波和高压方波切割元件。输出回路由隔离变压器次级和低压整流滤波电路组成。控制回路负责监测和调整输出电压，确保其稳定，并在出现故障时启动保护机制。 EMI（电磁干扰）部分是为了减少电源产生的噪声对其他电子设备的影响。PFC（功率因数校正）部分改善了电源的输入电流波形，使其更接近纯正弦波，提高能源效率。同步整流技术使用低阻抗的MOSFET代替二极管，进一步提升转换效率。均流技术用于多路输出电源，确保各个输出通道的电流均衡。保护与控制线路则监控整个系统状态，执行过压、过流保护，并通过PWM（脉宽调制）逻辑控制电路调整开关占空比，从而控制输出电压。 开关电源的工作原理涉及交流输入电压的滤波、整流、高频斩波，然后通过隔离变压器转换为所需电压等级的直流输出。通过反馈机制，PWM控制器根据输出电压的变化调整开关元件的占空比，实现输出电压的精确控制。同时，保护电路可以在负载异常时迅速响应，防止损坏电源或负载。 开关电源利用开关元件的控制实现电压转换，其设计涉及到多个关键技术，包括拓扑结构、滤波、控制策略和保护措施。Buck和Boost变換器作为基本的DC-DC转换器，分别满足降低或提升输出电压的需求，在各种电子设备和系统中发挥着关键作用。