玩转开关稳压器的基础知识

　　什么是开关稳压器？

　　开关稳压器，英文(regulatior)，有人叫它调节器、稳压源。实现稳压，就是需要控制系统(负反馈)，从自动控制理论中我们知道，当电压上升的时候通过负反馈把它降低，当电压下降的时候就把它升上去，这样形成了一个控制的环路。如图中的方框图是 PWM(脉宽控制方式)，当然还有其他如：PFM(频率控制方式)、移相控制方式等。

　　2、开关稳压器的主要分类

　　按照输入电压与输出电压的关系，开关稳压器主要分为降压型（BUCK）与升压型（BOOST），及降压 / 升压型（BUCK/BOOST），本文主要针对前两种做说明。

　　3、开关稳压器的调制方式

　　脉宽调试方式(PWM): 周期性的改变开关的导通与关断时间的简单方法

　　图 1

　　占空比：开通的时间 Ton 与开关周期 T 的比值，ton(开通时间) + toff(关断时间) = T(开关周期)，占空比 D=ton / T。但是，我们不能采用一个脉冲输出！需要一种实现能量流动平稳化的方法。通过很多的脉冲，高频地切换，将在开关接通期间存储能量而在开关切断时提供此能量的手段，从而实现平稳的电压。

　　4、 降压转换器（BUCK）的工作模型

　　图 2 降压转换器（BUCK）的工作模型

　　开关电源是一个闭环的控制系统，如上图 3 我们可以把开关电源的电流比喻为水流，输入电容就是一个高的蓄水池、输出电容是一个小的蓄水池，把一小杯一小杯的水从大水池传送到小水池，通过控制传送的间隔时间和水杯的水量从而实现小水池固定的水量，当输出的水量低了，就增加杯子的水量，当输出的水量高了，就减少杯子的水量。

　　图 3 简化的降压开关电源

　　如上图 4 是一个简化的降压的开关电源，为了方便电路的分析，先不加入反馈控制部分。

　　状态一：当 S1 闭合时，输入的能量从电容 C1，通过 S1→电感器 L1→电容器 C2→负载 RL 供电，此时电感器 L1 同时也在储存能量，可以得到加在 L1 上的电压为：Vin-Vo=L*di/dton。状态二：当 S2 关断时，能量不再是从输入端获得，而是通过续流回路，从电感器 L1 存储的能量→电容 C2→负载 RL→二极管 D1，此时可得式子：L*di/dtoff= Vo，  我们可以得出 Vo/Vin=D，而 Vo 永远是小于 Vin 的，因为占空比 D≤1。

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