Buck变换器原理
Buck变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。
1.线路组成
图1(a)所示为由单刀双掷开关S、电感元件L和电容C组成的Buck变换器电路图。
图1(b)所示为由以占空比D工作的晶体管T r、二极管D1、电感L、电容C组成的Buck变换器电路图。
电路完成把直流电压V s转换成直流电压V o的功能。
图1Buck变换器电路
2.工作原理
当开关S在位置a时,有图2 (a)所示的电流流过电感线圈L,电流线性增加,在负载R上流过电流I o,两端输出电压V o,极性上正下负。
当i s>I o时,电容在充电状态。
这时二极管D1承受反向电压;经时间D1T s后(,t on为S在a位时间,T s是周期),当开关S在b位时,如图2(b)所示,由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性,以保持其电流i L不变。
负载R两端电压仍是上正下负。
在i L<I o时,电容处在放电状态,有利于维持I o、V o不变。
这时二极管D1,承受正向偏压为电流i L构成通路,故称D1为续流二极管。
由于变换器输出电压V o小于电源电压V s,故称它为降压变换器。
工作中输入电流is,在开关闭合时,i s>0,开关打开时,i s=0,故i s是脉动的,但输出电流I o,在L、D1、C作用下却是连续的,平稳的。
图2Buck变换器电路工作过程
Boost变换器
Boost变换器又称为升压变换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。
1.线路组成
线路由开关S、电感L、电容C组成,如图1所示,完成把电压V s升压到V o的功能。
图1
2.工作原理
当开关S在位置a时,如图2(a)所示电流i L流过电感线圈L,电流线性增加,电能以磁能形式储在电感线圈L中。
此时,电容C放电,R上流过电流I o,R两端为输出电压V o,极性上正下负。
由于开关管导通,二极管阳极接V s负极,二极管承受反向电压,所以电容不能通过开关管放电。
开关S转换到位置b时,构成电路如2(b)所示,由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性,以保持i L不变。
这样线圈L磁能转化成的电压V L与电源V s串联,以高于V o电压向电容C、负载R供电。
高于V o时,电容有充电电流;等于V o时,充电电流为零;当V o有降压趋势时,电容向负载R放电,维持V o不变。
图2Boost变换器电路工作过程
由于V L+V s向负载R供电时,V o高于V s,故称它为升压变换器。
工作中输入电流i s=i L是连续的。
但流经二极管D1电流确实脉动的。
由于有C的存在,负载R上仍有稳定、连续的负载电流I o。