顾名思义,Buck型降压开关稳压器是指输入电压高于输出电压,转换原理如下图所示:

稳压器电源开关原理图(开关稳压器详解)(1)

稳压器电源开关原理图(开关稳压器详解)(2)

①检测输出电压,与基准电压进行比较

②低于设定的输出电压时,开关ON,电流方向按照红色箭头流动

③电感储存磁能

④高于设定的输出电压时,开关OFF,电流方向按照绿色箭头流动

⑤电感把储存的磁能转换为电流为负载输出,再返回到电感

⑥电感的磁能消失,输出电压开始下降时,开关会再度打开ON

通过控制开关管的关断打开时间就可以得到稳定的输出电压。

同步整流or非同步整流

在Buck电路中,只有一个功率管就是非同步式的,非同步式是靠二极管的续流来完成上图绿色区域部分。同步式整流是有两个功率管一般称之为上管和下管,这两个管由逻辑器控制,同一时刻只有一个管处于导通状态。

稳压器电源开关原理图(开关稳压器详解)(3)

非同步整流特点

效率低,尤其是负载为大电流时

电路简单且成本低

同步整流特点

效率高,MOS管导通内阻很小

需要额外的控制电路且成本较高

工作模式CCM DCM BCM

CCM(Continuous Conduction Mode)连续导通模式:在一个开关周期内电感电流始终大于零

DCM(Disontinuous Conduction Mode)非连续导通模式:在一个开关周期内电感电流会回到零

BCM(Boundary Conduction Mode)临界导通模式:在一个开关周期内电感电流最小值刚好回到零

稳压器电源开关原理图(开关稳压器详解)(4)

稳压器电源开关原理图(开关稳压器详解)(5)

稳压器电源开关原理图(开关稳压器详解)(6)

对于同步与非同步结构来说是不同的,非同步结构中使用二极管续流可以防止电感电流方向不会降到0以下。对于同步结构,使用MOS管来替代二级管,MOS管可以允许电感电流反向即从负载流出电流,导致电感电流在0以下。

在实际应用场景下,大部分DCDC工作在CCM。

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