降壓穩壓轉換器和升壓穩壓轉換器電源IC原理介紹
降壓降壓穩壓器/轉換器
- 關于使用開關模式電源技術的降壓或降壓穩壓器的電路和操作的摘要或教程。
SMPS電源電路入門和教程 包括：
由于功率是許多設計中的關鍵參數，因此降壓或“降壓”穩壓器被廣泛使用。
雖然電阻器會使電壓下降，但功率會丟失，并且在諸如當今使用的許多電池供電產品之類的應用中，功耗是一個關鍵因素。
因此，降壓開關模式轉換器或更常用的降壓穩壓器被廣泛使用。
線性降壓
降壓轉換的最基本形式是使用電阻器作為電位分壓器或降壓器。在某些情況下，齊納二極管也可用于穩定電壓。
這種形式的電壓滴管或降壓轉換器的問題在于它在功率方面非常浪費。電阻器上的任何電壓都將作為熱量消散，流經齊納二極管的任何電流也會消散熱量。這兩種元素都會導致寶貴能量的損失。
基本降壓轉換器或穩壓器
降壓轉換器或降壓轉換器的基本電路由電感器、二極管、電容器、開關和誤差放大器以及開關控制電路組成。
降壓調節器的電路通過改變電感器從源接收能量的時間量來工作。
在基本框圖中，可以看出降壓轉換器或降壓穩壓器的操作，負載兩端出現的輸出電壓由檢測/誤差放大器感測，并產生控制開關的誤差電壓。
通常，開關由脈寬調制器控制，隨著負載吸收更多電流并且電壓趨于下降，開關保持接通時間更長，并且通常有一個固定頻率振蕩器來驅動開關。
降壓轉換器操作
當降壓調節器中的開關導通時，電感器兩端出現的電壓為Vin - Vout。使用電感方程，電感中的電流將以（Vin-Vout）/L的速率上升。此時，二極管D反向偏置，不導電。
當開關打開時，電流必須仍然流動，因為電感器工作以保持相同的電流流動。因此，電流仍然流過電感并進入負載。然后，二極管D形成返回路徑，電流為Iodide等于Iout流經它。
當開關打開時，電感兩端電壓的極性反轉，因此通過電感器的電流以等于 -Vout/L 的斜率減小。
降壓轉換器電路可以通過檢查整個周期中不同時間的電流波形來進一步解釋。
在降壓轉換器/開關穩壓器的電流波形圖中，可以看出電感電流是二極管和輸入/開關電流之和。電流要么流過開關，要么流過二極管。
同樣值得注意的是，平均輸入電流小于平均輸出電流。這是可以預料的，因為降壓轉換器電路非常高效，輸入電壓大于輸出電壓。假設一個完美的電路，那么上電將等于斷電，即Vin ⋅ In = Vout ⋅ Iout。雖然在實際電路中會有一些損耗，但對于設計良好的電路，效率水平預計大于85%。
還將看到輸出端上放置了一個平滑電容器。這有助于確保電壓變化不明顯，特別是在開關轉換期間。它還需要平滑發生的任何開關尖峰。
穩壓器輸入和輸出濾波
開關模式電源穩壓器的一個關鍵方面是輸入和輸出濾波。這是一個特殊問題，因為輸入端會發生切換。
實際上，輸出端的紋波電壓不僅取決于輸出平滑，更重要的是取決于輸入濾波電容。
升壓穩壓器或轉換器
開關模式電源技術的優點之一是它可用于創建升壓或升壓轉換器/穩壓器。
升壓轉換器或穩壓器在許多情況下使用，從提供可能需要更高電壓的小型電源到更高的功率要求。
通常，對電壓的要求高于可用電源提供的電壓 - 移動電話中RF功率放大器的電壓只是一個例子。
升壓轉換器基礎知識
升壓轉換器電路與降壓轉換器有許多相似之處。然而，升壓轉換器的電路拓撲略有不同。升壓轉換器或升壓轉換器的基波電路由電感器、二極管、電容器、開關和誤差放大器以及開關控制電路組成。
升壓轉換器的電路通過改變電感器從源頭接收能量的時間量來工作。
在基本框圖中，升壓轉換器的工作原理可以看出，負載兩端出現的輸出電壓由檢測/誤差放大器感測，并產生控制開關的誤差電壓。
通常，升壓轉換器開關由脈寬調制器控制，隨著負載吸收更多電流并且電壓趨于下降，開關保持接通時間更長，并且通常有固定頻率振蕩器來驅動開關。
升壓轉換器操作
升壓轉換器的操作相對簡單。
當開關處于ON位置時，電感輸出連接到地，電壓Vin在其上放置。電感電流以等于 Vin/L 的速率增加。
當開關處于OFF位置時，電感兩端的電壓發生變化，等于Vout-Vin。流經電感器中的電流以等于（Vout-Vin）/L的速率衰減
參考升壓轉換器電路圖，電路不同區域的電流波形如下圖所示。
從波形圖可以看出，升壓轉換器的輸入電流高于輸出電流。假設一個完全有效的，即無損的升壓轉換器，功率輸出必須等于輸入功率，即Vin ⋅ Iin = Vout ⋅ Iout。由此可以看出，如果輸出電壓高于輸入電壓，則輸入電流必須高于輸出電流。
實際上，沒有升壓轉換器是無損的，但在大多數電源中可以實現約85%或更高的效率水平。
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