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开关稳压器,开关稳压器原理是什么?

来源:稳压器 编辑:西安天正电气 时间:2016-09-30 11:19

   

一:开关稳压器,开关稳压器原理是什么?

稳压器原理
    稳压器的一般原理:

    稳压器,顾名思义,就是使输出电压稳定的设备。所有的稳压器,都利用了相同的技术实现输出电压的稳定输出电压通过连接到误差放大器(Error Amplifier)反相输入端(Inverting Input)的分压电阻(Resistive Divider)采样(Sampled),误差放大器的同相输入端(Non-inverting Input)连接到一个参考电压Vref。 参考电压由IC内部的带隙参考源(Bandgap Reference)产生。 误差放大器总是试图迫使其两端输入相等。为此,它提供负载电流以保证输出电压稳定。

根据调整管的工作状态,我们常把稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源。此外,还有一种使用稳压管的小电源。

 二: 开关稳压器的基本概念
稳压器基本概念

      双通道电流模式降压型开关稳压器 LT3640

      开关稳压器是稳压器的一种,它使用输出级,重复切换“开”和“关”状态,与能量存贮元件(电容器和感应器)一起产生输出电压。它的稳压是根据输出电压的回馈来调整切换。在固定频率的稳压器中,通过调整开关电压的脉冲宽度 - 这就是所谓的 PWM 控制。在柙控振荡器或脉冲模式稳压器中,开关脉冲的宽度和频率保持?定,但是,输出开关的“开”或“关”由反馈控制。

      根据开关和能量存贮部件的排列,产生的输出电压可以大于或小于输入电压,并且可以用一个稳压器产生多个输出电压。在大多数情况下,在同样的输入电压和输出电压要求下,Buck(降压)开关稳压器比线性稳压器转换电源的效率更高。

三:开关稳器的优点缺点:

      优点: 效率高(减少散热所需的电源)能够处理较高的电源密度拓扑学,结果可用于传递单组或多组输出电压,且可大于或小于输入电压。

      缺点: 输出涟波电压高,产生电磁干扰(EMI),暂态恢复时间较短。

四:开关稳器的相关参数概念:

      1.什么是开关电容转换器?

      一个典型的开关电容器转换器包括四个大型 MOS 开关,在有贸顺序性的开关下产生所需的方向、加倍或减半输入电源电压。能量的传递与存贮由外部电容器提供。

      在开关周期的第一部分,输入电压作用于一个电容器(C1)。在开关周期的第二部分,电荷从 C1 传送到第二个电容器 C2 上。最传统的开关电容器转换器的构造是一个反换流器,其中 C2 正端接地,其负端传递负电压输出。经过几个周期之后,跨在C2 的电压将被施加到输入电压上。假设 C2 上没有负载、开关上没有损耗并且在电容器中没有等效电阻,则输出电压将正好是负的输入电压。在现实中,电荷传送的效率(以及输出电压的精确性)取决于开关频率、开关的电阻、电容器的值和电阻。一种类似的拓扑结构 -倍压器使用相同的开关和电容器组,但更改了接地连接和输入电压。其他更复杂的变化使用额外开关和电容器实现输入电压与输出电压的其他变换比率,并且在一些情况下,使用专门的开关次序来产生分数关系(例如 3/2)。在最简单的形式中,开关电容器转换器是不具备稳压功能的。一些新的 National 半导体开关电容器转换器具有自动调节的增益级以产生稳压的输出;其他未有稳压输出开关电容器转换器则使用一个内建的低压降线性稳压器。

      2.什么是错误旗标?

      错误旗标是一个集极开路 (open-collector) 输出,当输出电压低于额定输出电压 5%(典型的)时,它会发出一个信号。开始时,错误旗标为低 "Low",直到输出电压达到额定输出电压的 95% 为止。在一些情况下,电源转换中出现的错误旗标会有延迟。这个延迟是由外部电容器设定的,并可用作启动-重置功能将微处理器重新开动。

      如果显示在状态错误 "Error" 时,低输出电压将使得集极开路的输出为高水平 "High"(旗标电晶体显示 OFF)。当输出电压在额定电压 5% 范围以内时,此旗标输出为低水平 "Low"。

      3.什么是开/关或停机?

      “开/关”或“停机”功能使稳压器能够在带电的情况下打开或关闭。尽管在“关闭”或“停机”模式下,稳压器的供给电流因为输出被禁用而降至一个较低的情况,但是内部偏置电路仍处于运行状态。当重新打开之后,稳压器将以比输入电压关闭又打开的情况下快得多的速度重新对输出电压进行稳压。如果显示在“打开”的状态,则稳压器将逻辑高电平启动。否则,将被逻辑低电平启动稳压器。

      4.什么是同步或频率调整?

      在开关稳压器和开关电容器转换器中,会使用一个内部振荡器来设定输出电晶体的开关频率。该开关频率的值将决定转换器中使用的某些外部元件,确定转换器产生的噪音的频率,并影响转换器的性能。某些转换器允许通过调整内部震荡器频率(“频率调整”)或将振荡器与外部讯号源 "同步" 来更改开关频率。一般来说,通过提高开关频率,可以在转换器输出级中使用较小的部件(电容器,电感器)。这可能会降低转换器的效率,因为增加了开关损耗,除非同时使用更高质量的元件。性能良好的高频率的转换器将比频率较低的转换器具有更快的暂态响应。如果一个板上有数个转换器,通常最好将它们同步到一个讯号源。这可以控制整个批量产生的噪音,并尽量减小可能产生的任何“敲击频率”"beat frequency"。这个问题对于高功率转换器(例如 5W 或更高功率)通常很重要。在许多情况下,开关频率只能较其预设值大。产品资料表将指出该功能的频率范围。 

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