BUCK开关电源的应用
Buck DC/DC变换器在星载开关电源中的应用
2 2 3 RCC 启 动 电 路 【 . .
器输入输出不隔离 ,放在 回线上 的 M S E O F T管相 当于漏、 源极短路 , 未能起到抑制浪涌 电流的作用 。
V , . 的 开 启 电压 为 43V,在 7V 以 上 时 达 Q栅 源 . 到 全 导 通 状 态 。栅 一 电压 由 R C启 动 电路 8V 源 C
最 低 输 入 电压 下 三 极 管 基 极 电压 : 计 算 可 6V, 得 ⅣB1., 1 。 = 74 取 8匝 表 1为 输 出 1带 3 0mA负 载 。 出 2带 2m 输 A 负 载 时 , 际实 验 验 证 的数据 。 实
表 l 实 际 实 验 验 证 数 据
输出功 率 ; 为 导通 时间 。
经计算可得 。1 H。初级绕组匝数为 : =.m 6
厂 一
Ⅳ l0 / p o =0 、
( 2 )
该 电路 是 由差 、共 模 电感 和 电容 器 组 成 的低 通 滤 波 电路 。 许 低 频 的 脉 冲 电 流 流 过 , 频 率 允 对
Ap f a i n o c p c to fa Bu k DC/ i DC n e tr i .ael e DC/ o r Co v r e n 0n s tl t i DC P we
Z A G Qa ,WA G We— o LU K -hn ,C E u—ag H N in N i u , I eceg H N X ekn g
输入端有滤波 电容 。在开机加电瞬间 由于滤波 电 容 的充 电, 会有很大 的瞬 时输入充 电浪涌 电流 。 输 入浪涌电流抑制 电路是针对解 决输入滤波 电容 充 电浪 涌 电流而 设 计 的 , 电路 原 理 如 图 1 示 。 所
buck和boost电路的区别
buck和boost电路的区别
BUCK电路和BOOST电路是两种不同类型的开关电源电路,它们的主要区别在于输出电压与输入电压的极性关系以及应用场景。
1.输出电压与输入电压的极性关系:
•BUCK电路是一种降压电路,其输出电压的极性与输入电压相同。
这意味着当输入电压为正时,输出电压也为正;当输入电压为负时,输出电压也为负。
•BOOST电路则是一种升压电路,其输出电压的极性与输入电压也相同。
这意味着无论输入电压为正还是负,输出电压的极性都与输入电压保持一致。
2.应用场景:
•BUCK电路通常用于需要将电源电压降低到适合设备工作的电压的情况。
例如,当设备的额定电压较低,而电源电压较高时,可以使用BUCK电路来降低电源电压,以满足设备的工作需求。
•BOOST电路则常用于需要将电源电压升高到高于输入电压的情况。
例如,在某些应用中,可能需要将低电压升高到更高的电压水平,以满足特定设备或系统的需求。
总之,BUCK电路和BOOST电路的主要区别在于输出电压与输入电压的极性关系以及应用场景。
在实际应用中,需要根据具体需求选择合适的电路类型。
buck电路简单原理
buck电路简单原理
Buck电路是一种常见的降压转换器,用于将高电压转换为较低的电压。
它是
一种开关电源,通过不断切换开关以控制电流和电压来完成降压操作。
Buck电路的基本原理是利用开关管(通常为MOSFET晶体管)和电感器组成
一个电压调节器。
当开关管关闭时,电流通过电感器,形成一个磁场能量储存器。
当开关管打开时,电感器释放储存的能量,通过输入电压向负载提供较低的电压。
具体工作原理如下:当开关管处于导通状态时,电感器充电,负载电流开始增加。
而当开关管关闭时,电感器上的存储能量将释放到负载上。
这样,周期性地开关和关闭开关管,就能实现对输出电压的调整和稳定。
Buck电路的主要优点之一是效率高,能够提供相对较高的输出功率。
此外,Buck电路具有较小的体积和重量,适用于多种应用场景,如电源适配器、电池充
电器等。
值得注意的是,Buck电路中还包括输出电容器和滤波器,用于减小输出电压
的波动和噪声。
这些元件的合理选择和设计,可以进一步提高电路的性能和稳定性。
总之,Buck电路是一种常用的降压转换器,通过周期性地开关和关闭来实现
对输入电压的降低和稳定输出。
其简单的原理和高效率使其在很多电子设备中得到广泛应用。
BUCK_BOOST电路原理分析
BUCK_BOOST电路原理分析BUCK-BOOST电路是一种常用的电源变换电路,可以将输入电压转换为更高或更低的输出电压。
它是基于开关电源工作原理的一种变换电路,通过控制开关管的导通和断开,来实现电源电压的变换和稳定输出。
BUCK-BOOST电路的基本原理如下:1.电感的作用:BUCK-BOOST电路中,电感起到存储能量的作用。
当开关管导通时,电感充电,存储电能;当开关管断开时,电感放电,释放电能。
通过电感的存储和释放,可以使得输出电压保持平稳。
2.开关管控制:BUCK-BOOST电路中的开关管通常为MOSFET管或BJT 管。
通过控制开关管的导通和断开,可以控制电感充电和放电的时间。
当开关管导通时,电感充电,输出电压增大;当开关管断开时,电感放电,输出电压降低。
3.反馈控制:BUCK-BOOST电路通常会添加反馈控制回路来实现电压的稳定输出。
在反馈控制回路中,通过采样电路获取输出电压信号,并与参考电压进行比较,得到误差信号。
然后通过控制开关管的导通和断开,来调整输出电压,使得误差信号逐渐趋近于零,实现稳定输出。
4.脉宽调制(PWM)控制:BUCK-BOOST电路通常使用脉宽调制控制方法来实现开关管的控制。
脉宽调制就是根据误差信号改变开关管的导通时间,使得开关管导通时间与断开时间按照一定规律改变,从而实现稳定的输出电压。
5.滤波电容的作用:BUCK-BOOST电路中,通常会添加滤波电容,用于平滑输出电压。
滤波电容能够吸收电感放电过程中的脉动,并保持输出电压的稳定性。
总的来说,BUCK-BOOST电路是通过控制开关管的导通和断开来实现电压的变换和稳定输出的。
通过电感的存储和释放能量、反馈控制回路、脉宽调制控制和滤波电容的作用,可以实现输入电压到输出电压的变换,并保持输出电压的稳定性。
BUCK-BOOST电路在电源设计中具有广泛的应用,可满足不同电压要求的设备需求。
BUCK-BOOST电路(电压反馈)原理图及应用分析
BUCK-BOOST电路(电压反馈)原理图及应用分析这个电路我调试了三天才调出一点眉目来,起初我以为是在光耦那里出了问题,反复修改那部分电路,只是在空载的情况下可以,一加100欧以内的功率负载,输入直流稳压电源就稳流了,怎么改都不行。
加跟随,换成ISO124隔离都不能带负载,最后来了个绝的,把自己绕制的1mH的小功率电感换成500uH/6A 的大功率电感之后,带负载就不稳流了。
1~3A负载电流都可以实现。
我总结了一下开关电源调试技巧:1、输出反馈电压与比较参考电压是否合理?2、栅源之间PWM是否正常,有无?占空比是否正确(是升压还是降压?)?开关频率是否设置合理(这关系到开关损耗和输出纹波电压)?3、UC3525供电电压是否在正常范围?共“地”问题是否处理好?4、电感(磁芯、通过电感的电流I、电感感值L、开关频率f)。
这些都是在平时调试开关电源电路时所必须注意的地方,当然可能有些地方没有顾及到。
总结:1.SG3525的PI调节部分确实很关键,这个部分没做好,题目中什么指标都免谈,本次使用204的可调电阻和105串联,最后在与682的瓷片电容并联。
2.开关管的DS之间并联一个电容作为吸收电路,此电容不宜过大(如474的电容),否则会导致开关管发热严重,主干电路的输入电流无谓的增加了几十mA,一般可选择100-470之间的值(一般情况下),也可以与一个小电阻(10-100)串联3.SG3525的10脚,可以接一个2K的电阻到地,亦可以用来作为一个电流反馈端,用作保护作用。
(类似于UC3842的电流反馈的功能)(如果用直流电源作为输入的,而且容易恒流的话,可用此法)4.纹波测试技巧:示波器探头夹在电容两端,越近越好,这样测试纹波则相当小。
5.电压跟随电路(暂对于直流)的性能分析:OPA277 OP07 NE5532/NE5534效果依次递减。
原因:输入失调电压,输入失调电流,以及输入失调电压温漂,输入失调电流温漂越小,跟随性能越好。
开关电源拓扑之BUCK电路详解
Buck电路原理
上式中,对于Lc和D1 为固定值时,降压变换器的电流连续与否是由R = Vo/Io 值确定的。当R的欧姆值增大时,工作状态将从连续转化为不连续。另一方面 ,如果R和DTs 是固定的,则电感器的L<Lc 时,其工作状态由连续转化为不连 续。当Fs增大时,则保持开关变换器的连续状态工作的Lc降低。 从上图14、图15中可看到输入电流is是脉动的,与降压变换器的连续与否工作 状态无关。这个脉动电流,在实际应用中应受到限制,以免影响其他电器正常 工作。通常,电源Vs 和变换器的输入端之间会加上一些输入滤波器,这种滤 波器必须在开关变换器设计的早期阶段和建立模型过程就要预先进行考虑。否 则,在开关变换器与输入滤波器连接时,可能会引起意外的自激振荡。
+-
D
+
S
L2 C2
R
-
图6:Sepic
S
D
T
L
+
C
R
-
图8:单端反激变换器
开关电源拓扑概述
S1
D1
L
T
S2
D2
+
C
R
-
图9:推挽变换器
D1
L
C1
S1
T
D2
C2
S2
+
C3
R
-
D1
L
S1 S2
T
C
D2 S3 S4
图10:半桥变换器
+
R
-
图11:全桥变换器
之 开关电源拓扑介绍
Buck电路原理
Buck电路原理 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。
源的主要组成部分是开关型DC_DC变换器,它是整个变换的核心。
芯片内的buck电路
芯片内的buck电路芯片内的Buck电路一、引言芯片是现代电子设备中不可或缺的组成部分,而Buck电路是芯片内一种常见的电源管理电路。
本文将对Buck电路进行介绍,包括其原理、工作方式以及应用领域等方面的内容。
二、Buck电路原理Buck电路是一种降压型的开关电源电路,通过改变开关管的导通时间来实现对输入电压的降压。
其基本原理是利用了电感元件的储能和释能特性,通过周期性的开关动作将输入电压切割成一系列脉冲,再经过滤波电路得到稳定的输出电压。
三、Buck电路工作方式Buck电路的工作方式可以分为两个阶段:导通状态和截止状态。
1. 导通状态:当开关管处于导通状态时,电感储存能量,此时输入电压施加在电感上,电流开始增大。
同时,输出电容开始向负载释放能量,以保持输出电压稳定。
在此阶段,开关管的导通时间由控制信号控制,一般为固定的时间。
2. 截止状态:当开关管处于截止状态时,电感开始释放能量,此时电感上的电流减小,同时输出电容开始储存能量以维持输出电压的稳定。
在此阶段,开关管的截止时间由控制信号控制,一般为固定的时间。
通过周期性的导通和截止状态的切换,Buck电路能够实现对输入电压的降压,并稳定输出所需的电压。
四、Buck电路应用领域Buck电路由于其降压功能和高效率的特点,在各种电子设备中得到广泛应用。
1. 手机和平板电脑:在移动通信设备中,Buck电路用于将电池供电的高压转换为各个模块所需的低压,如CPU、射频芯片等。
2. 电视和显示器:Buck电路用于将输入电压转换为显示屏所需的低压,以供电源电路和背光模块使用。
3. 汽车电子:Buck电路在汽车电子中广泛应用,例如将汽车电池的高压转换为各个电子模块所需的低压,如汽车音响、导航系统等。
4. 工业控制和通信设备:Buck电路用于工业控制和通信设备中的电源管理,以提供稳定的低压电源。
五、总结Buck电路是芯片内常见的电源管理电路,通过降压的方式将输入电压转换为输出电压。
buck电路上下桥mos波形
buck电路上下桥mos波形(原创实用版)目录1.Buck 电路简介2.上下桥 MOS 波形概述3.Buck 电路中上下桥 MOS 波形的特点4.Buck 电路中上下桥 MOS 波形的应用正文一、Buck 电路简介Buck 电路,又称降压型开关电源电路,是一种基于开关管工作原理的直流 - 直流转换器。
其主要特点是高效率、低输出电压纹波和较小的体积。
Buck 电路广泛应用于各种电子设备,如计算机、通信设备、工业控制等领域。
二、上下桥 MOS 波形概述在 Buck 电路中,上下桥 MOS 波形是指开关管(MOSFET)在开关状态下的波形。
上桥 MOSFET 负责控制输入电压的正半周期,下桥 MOSFET 负责控制输入电压的负半周期。
上下桥 MOS 波形是分析和设计 Buck 电路的关键,因为它们直接影响到电路的工作性能和输出电压的纹波。
三、Buck 电路中上下桥 MOS 波形的特点1.上桥 MOSFET 的波形特点在正半周期,上桥 MOSFET 导通,使得输入电压加在电感上,电感开始储存能量。
此时,上桥 MOSFET 的波形应为矩形波,且上升沿和下降沿应尽量陡峭,以减小开关损耗。
2.下桥 MOSFET 的波形特点在负半周期,下桥 MOSFET 导通,电感上的能量通过输出电容释放到负载。
此时,下桥 MOSFET 的波形也应为矩形波,且上升沿和下降沿同样应尽量陡峭,以减小开关损耗。
四、Buck 电路中上下桥 MOS 波形的应用分析和优化上下桥 MOS 波形对于提高 Buck 电路的工作性能具有重要意义。
通过调整开关频率、电感值、电容值等参数,可以实现上下桥 MOS 波形的优化,从而降低输出电压的纹波、提高电路的效率和稳定性。
在实际应用中,工程师需要根据具体需求,对上下桥 MOS 波形进行合理设计和调整。
总之,Buck 电路中的上下桥 MOS 波形是分析和设计电路的关键因素。
实用BUCK开关电源-大功率汽车手机充电器
实用BUCK电源/汽车用大功率手机充电电源随着智能手机及掌上电脑的广泛应用及车辆的普及,人们对在汽车上长时间使用手机等智能设备的需求变的越来越普遍。
下面专为汽车一族设计了一款电源,它适用于用12v电池的私家车和24v电池的动力型车,如卡车等。
电路图如下:此电路是一个输入12/24V,输出5V,输出电流可以达到5A的电源,可用于给多个手机及平板充电。
本buck电源的大体工作原理如下:首先看主电路,主电路中,CN1为输入端子,可以输入12v电源或24v电源,电源输入后经过熔断器F1到底MOS管前端。
MOS管在PWM驱动信号的驱动下,按照一定的占空比导通,然后MOS管的源极输出的就是幅值为输入电压,占空比可调的pwm波形,此波形经电感L1,电容C3,C4后,再经过采样电阻R1,防反二极管D1后,输出波形平滑的5v电压,最后由输出端子CN2输出。
R4,D3,C1组成吸收电路,吸收MOS管导通关断时产生的高压波形。
R1是电流采样电阻,电流流过R1产生电压,电流越大,电压越高(U=IR)。
此电压信号“I-FB”送给过流保护电路,当“I-FB”高于设定值时,过流保护信号“COM”变低,使控制芯片停止工作。
备注:由电位器VR1设定过流保护值,用户也可以根据自己需求设置到1A,2A,5A等.R3,R6组成电压采样电路,此采样信号“V-FB”送给电压反馈电路,电压反馈电路根据此电压值的大小来调节输出电压的大小。
具体原理如下:首先,电位器VR2设置一个电压值,(备注:VR2用于设置输出电压),电源板工作后3525检测第1腿的电压"V-FB",当“V-FB”高于设定值(比喻2.5v)时,即输出电压高于5v 时,3525降低11和14腿输出pwm波的占空比,使MOS管导通的占空比降低,进而使输出电压降低至5v,此时“V-FB”也正好是2.5v。
同理,当输出电压低于5v,即“V-FB”低于2.5v时,3525调节11和14腿的占空比,使之变大,使MOS管导通的占空比变大,进而使输出电压升高,如此,便进入动态平衡,输出电压维持在设定值。
buckboost电路
buckboost电路引言buckboost电路是一种常见的直流-直流(DC-DC)转换器,可以将一个电压转换成另一个更高或更低的电压。
它是一种非绝缘式电压转换器,主要用于电子设备中。
本文将介绍buckboost电路的基本原理、工作方式和应用领域。
基本原理buckboost电路基于开关电源原理,通过对输入电压进行开关控制,来实现输出电压的调整。
它可以根据具体需求将输入电压降低或提高。
buckboost电路主要由以下几个基本元件组成:1.输入电源:输入电压需要在一定范围内,通常是直流电源。
2.电感:用于储存能量。
3.开关器件:用于控制能量的流动,可以是MOSFET、BJT等。
4.输出电容:用于滤波和稳定输出电压。
5.控制电路:用于控制开关器件的开关频率和占空比。
工作方式buckboost电路的工作过程可分为两个阶段:导通(on)和截止(off)。
在导通状态下,开关器件接通,电感储存能量。
此时,电感电流增大,同时输出电压降低。
而在截止状态下,开关器件断开,电感释放能量并给输出电压充电。
此时,电感电流减小,同时输出电压增加。
通过不断切换导通和截止状态,buckboost电路能够在输入和输出之间实现能量的转换和调整。
应用领域buckboost电路在各种电子设备中得到广泛应用,主要有以下几个方面:1.电池管理:在移动设备、电动车辆等电池供电场景中,buckboost电路可以将电池输出的电压转换成适合各个部件的电压级别,提高能量利用效率。
2.LED照明:buckboost电路可以将输入电压调整到LED需要的稳定电压,并对LED进行恰当的驱动,实现高效能耗的照明系统。
3.太阳能和风能系统:buckboost电路在可再生能源领域中起到重要作用,可以将太阳能电池板或风力涡轮机产生的电能转换为更高或更低的电压,以便储存或供电给其他设备。
4.电动汽车充电:buckboost电路可用于电动汽车充电装置中,将电网提供的交流电转换为电动汽车电池需要的直流电。
什么是buck电路
什么是 Buck 电路简介Buck 电路是一种常见的 DC-DC 变换器,用于将一个高电压 DC 输入转换为较低电压 DC 输出。
它是一种开关电源电路,常用于各种电子设备中,如电源适配器、电池充电器以及计算机等。
Buck 电路具有高效率、稳定性好、尺寸小等优点,因此得到广泛应用。
工作原理Buck 电路通过开关管和电感的交替工作,将输入电能传递给负载。
开关周期内,当开关管导通时,电感将电能储存,当开关管关闭时,电感将储存的能量释放到负载。
通过改变开关管导通时间和灭时,可以实现不同输出电压的调整。
Buck 电路的核心元件包括开关管、电感、电容和二极管。
开关管可以选择MOSFET 或者 BJT,电感负责储存和释放能量,电容用于滤波以及稳定输出,二极管起到反向电压保护作用。
主要特点1. 高效率Buck 电路的高效率是由于其开关原理所决定的。
通过在导通状态和关闭状态间工作,避免了常规线性调节器中必须将多余电压消耗掉的情况,从而大大提高了能量利用率。
2. 稳定性好Buck 电路的输出电压可以根据负载的变化进行自动调节,保持输出电压的稳定性。
当负载较小时,开关频率较高,以保持精确的输出电压。
当负载增加时,开关频率减小,依然保持稳定的输出。
3. 尺寸小Buck 电路采用的开关控制方式可以大大减小传统线性调节器的尺寸,因为开关器件可以工作在高频率下。
这使得 Buck 电路在空间有限的应用中成为理想的选择。
4. 输入和输出电压范围宽Buck 电路能够适应不同的电压范围,可以从高达几十伏到几百伏的输入电压转换为更低的输出电压。
这使得 Buck 电路可以满足不同设备的需求。
应用领域Buck 电路在各种电子设备中得到广泛应用,以下是一些常见的应用领域:1. 电源适配器电源适配器是使用最广泛的 Buck 电路应用之一。
它可以将市电的高电压转换为电子设备所需的低电压,如笔记本电脑、手机充电器等。
2. 电池充电器Buck 电路也常用于电池充电器中。
BUCK降压的原理简介
BUCK降压的原理1. 引言在电子设备中,电源管理是一个关键的技术,它主要涉及电能的转换和调节。
其中,降压(Buck)转换器是最常用的电源管理器件之一。
本文将介绍BUCK降压的原理以及其在电路中的应用。
2. BUCK降压原理BUCK降压原理基于开关电源技术,通过周期性地打开和关闭开关管,将输入电源的高电压转换为较低的输出电压。
主要包括以下几个部分:2.1 输入电压稳定电路输入电压稳定电路主要用于对输入电压进行稳定,以保证输出电压的稳定性和可靠性。
常见的输入电压稳定电路包括滤波电路和稳压电路,能有效过滤电源中的噪声和干扰。
2.2 控制电路控制电路是BUCK降压转换器的核心部分,它用于控制开关管的开关频率和占空比,以输出稳定的电压。
常见的控制策略包括恒频控制和恒压控制。
2.3 能量储存元件能量储存元件主要指电感和电容,它们用于储存能量和平滑输出电压。
电感储存了能量,并在关断状态下通过二极管向输出电容放电,实现对输出电压的平滑。
2.4 输出电压控制回路输出电压控制回路用于监测输出电压,并通过反馈控制的方式调节开关管的开关频率和占空比,以实现输出电压的稳定。
常用的控制方式包括PWM调制和电压模式控制。
2.5 输出滤波电路输出滤波电路主要用于去除输出电压中的纹波,并提供稳定的直流电压。
常用的输出滤波电路包括电感滤波器和电容滤波器。
3. BUCK降压的应用BUCK降压转换器在电子设备中有广泛的应用,主要包括以下几个方面:3.1 手机和平板电脑在手机和平板电脑中,BUCK降压转换器被用于将锂电池的高电压转换为电路所需的低电压,如3.3V、5V等供电电压。
3.2 电子设备在各种电子设备中,BUCK降压转换器被用于提供可靠且稳定的电源,以满足电路的工作电压需求。
3.3 LED照明在LED照明系统中,BUCK降压转换器被用于提供稳定的电流,以驱动LED 灯珠,实现照明效果。
3.4 电动汽车在电动汽车的充电系统中,BUCK降压转换器被用于将高电压充电桩的输出转换为电池组所需的电压,以实现电池的充电。
反激式开关电源是如何工作的-设计应用
反激式开关电源是如何工作的-设计应用反激的变压器可以看作一个带变压功能的电感,是一个buck-boost电路。
反击式开关变压器反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源。
“反激”指的是在开关管接通的情况下,当输入为高电平时输出线路中串联的电感为放电状态;相反,在开关管断开的情况下,当输入为高电平时输出线路中的串联的电感为充电状态。
与之相对的是“正激”式开关电源,当输入为高电平时输出线路中串联的电感为充电状态,相反当输入为高电平时输出线路中的串联的电感为放电状态,以此驱动负载。
单端反激式变换由于是在开关管T关断期间变压器向输出电容器和负载提供能量,为反激变换器。
当开关晶体管Tr ton时,变压器初级Np有电流Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp / 2)。
由于Np与Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能量传送到负载。
当开关Tr off 时,由楞次定律:(e = -N△Φ/△T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通。
反激式转换器之稳态波形反激的原理反激的工作原理是在D的时候原边将能量存储在变压器的励磁电感里面(标准反激电路没有输出电感),1-D的时候励磁电感释放能量给负载和输出电容供电,下一个D周期时输出电容维持负载输出。
反激式开关电源原理单端反激开关电源采用的是稳定性很好的双环路反馈的控制系统,所以它可以通过开关电源的PWM迅速调整脉冲占空比,从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和低级线圈充磁峰值电流进行有效调节,达到稳定输出电压的目的。
这种反馈控制电路的特点是:在输进电压和负载电流变化较大时,具有更快的动态响应速度,自动限制负载电流,补偿电路简单。
开关电源基础拓扑的组合应用
开关电源基础拓扑的组合应用1、概述开关电源已经深入到国民经济的各个行业当中,设计师或是自行设计电源或是购买电源模块,但是这些电源都离不开电源的各种电路拓扑。
本文先介绍了开关电源的三大基础拓扑:Buck、Boost、Buck-Boost,并就这三者拓扑之间进行了简单地组合,得到了非常巧妙的电路,例如:正负输出电源、双向电源等,能够满足诸如运放供电、电池充放电等某些特殊的需求。
2、开关电源基础拓扑 开关电源三大基础拓扑为:Buck、Boost、Buck-Boost,大部分开关电源都是采用这几种基础拓扑或者其对应的隔离方式,下面以电感连续模式进行简单介绍。
2.1 Buck降压型 Buck降压型电路拓扑,有时又称为Step-down电路,其典型的电路结构如下图1所示:图1 Buck电路的工作原理为: 当PWM驱动高电平使得NMOS管T导通的时候,忽略MOS管的导通压降,等效如图2,电感电流呈线性上升,MOS导通时电感正向伏秒为:图2当PWM驱动低电平的时候,MOS管截止,电感电流不能突变,经过续流二极管形成回路(忽略二极管电压),给输出负载供电,此时电感电流下降,如下图3所示,MOS截止时电感反向伏秒为:图3 D为占空比,0 2.2 Boost升压型 Boost升压型电路拓扑,有时又称为step-up电路,其典型的电路结构如下图4所示:图4 同样地,根据Buck电路的分析方式,Boost电路的工作原理为: 2.3 Buck-Boost极性反转升降压型 Buck-Boost电路拓扑,有时又称为Inverting,其典型的电路结构如下图5所示:图5 同样地,根据Buck电路的分析方式,Buck-Boost电路的工作原理为: 3、 Buck与Buck-Boost组合 金升阳K78系列的产品采用了Buck降压型的电路结构进行设计,是LM78XX系列三端线性稳压器的理想替代品,效率最高可达96%,不需要额外增加散热片,同时还兼有短路保护和过热保护,值得说明的是它能够完美支持负输出。
boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理
boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作
原理
Boost和Buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理如下:
1. Boost拓扑电路:Boost电路是一个升压电路。
当开关管导通时,输入电压Vi对电感Ls充电,形成的回路是:输入Vi→电感Ls→开关管Q。
当开关管关断时,输入的能量和电感能量一起向输出提供能量,形成的回路是:输入Vi→电感Ls→二极管D→电容C→负载RL。
此时负载的供电电源相当于Vi加上电感的感应电动势,从而实现升压。
2. Buck拓扑电路:Buck电路是一个降压电路。
当开关闭合时,续流二极管D是截止的,由于输入电压Vi与储能电感Ls接通,因此输入-输出压差(Vi-Vo)就加在Ls上,使通过Ls上的电流线性地增加。
在此阶段,除向负载供电外,还有一部分电能储存在电感Ls和电容Cr中。
当开关断开时,在电感Ls上产生反向电动势,使二极管D从截止变成导通。
如需了解更多信息,建议咨询专业技术人员或者查阅相关技术手册。
基于BUCK变换器开关电源设计
基于BUCK变换器开关电源设计一、引言开关电源是一种常见的电源系统,其主要由开关电路、滤波电路和稳压电路组成。
其中,开关电路是关键部分,负责将输入电源的直流电压转换为需要的电压形式。
BUCK变换器是开关电源中常用的一种变换器类型,在工业和电子设备中广泛应用。
本文将介绍基于BUCK变换器的开关电源设计的详细步骤和注意事项。
二、BUCK变换器的原理BUCK变换器是一种降压变换器,其工作原理是通过开关管控制输入电源的导通和断开,从而通过电感和电容的锁相环作用,实现输出电压的稳定调节。
具体工作步骤如下:1.开关管导通状态:当开关管导通时,输入电源与电感形成回路,电感里的能量被储存在磁场中,同时电容开始充电。
2.开关管断开状态:当开关管断开时,电感的磁场崩溃,释放能量,使得电流通过二极管回路,电容开始放电。
通过这种开关过程,BUCK变换器可以将输入电源的直流电压降低,达到需要的输出电压。
三、基于BUCK变换器的开关电源设计步骤1.确定输入电源和输出电压要求:根据具体应用需求,确定所需要的输入电压和输出电压,以及电流要求。
2.计算开关管的参数:根据输出电压和电流要求,计算开关管的额定电流和功率,选择合适的开关管类型。
3.计算电感和电容的参数:根据输入电压、输出电压和电流要求,计算出合适的电感和电容参数。
选择合适的电感和电容类型,并进行热稳定计算。
4.设计开关频率:根据应用需求和电路参数,选择合适的开关频率,以达到较高的功率转换效率。
5.设计控制电路:根据选择的开关频率和开关管类型,设计合适的控制电路,实现开关管的正常工作,如脉宽调制控制、开关管的驱动电路等。
6.选择滤波电路:根据输出电压的纹波和稳压要求,选择合适的滤波电路进行设计,如低通滤波器、电容滤波器等。
7.PCB布局和散热设计:根据电路参数和设计要求,进行PCB布局和散热设计,确保电路能够正常工作并具有较高的稳定性和可靠性。
四、注意事项1.在设计过程中,需根据电路参数和工作条件选择合适的元件,如开关管、电感、电容等。
开关电源常用拓扑
开关电源常用拓扑开关电源(Switching Power Supply)是一种将电能通过开关元件进行频繁开关的方式进行变换,而产生所需输出电压、电流和功率的电源。
开关电源具有高效、轻便、可靠等优点,广泛应用于电子系统中的各种设备和产品之中。
在实际应用中,开关电源可采用多种不同的拓扑结构,下面我们来介绍几种常用的拓扑结构及其特点。
1.降压型开关电源(Buck Converter)降压型开关电源是常见的一种拓扑结构,其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率,将高电压稳定地降低为低电压输出。
相比其他拓扑结构,降压型开关电源具有简单、可靠、成本低等优点,适用于电流小于输出电压的应用场合。
2.提升型开关电源(Boost Converter)提升型开关电源适用于输出电压高于输入电压的场合,其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率,将低电压升高至稳定的高电压输出。
相比降压型开关电源,提升型开关电源具有输出电压高、输出能力强等优点,但其效率相对较低。
3.反激型开关电源(Flyback Converter)反激型开关电源采用变压器隔离,其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率,将输入电压转换为直流输出,适用于输入、输出电压变化幅度较大、输出电流较小的应用场合。
相比其他拓扑结构,反激型开关电源具有简单、成本低等优点。
4.正激型开关电源(Forward Converter)正激型开关电源也采用变压器隔离,其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率,将输入电压转换为直流输出,适用于输入输出电压差不大,输出功率大、质量要求高的应用场合。
正激型开关电源的复杂度相对较高,但其效率高、稳定性好。
以上几种开关电源拓扑结构都有各自的特点和优劣,应根据具体的应用场合选择合适的方案。
为了确保开关电源的稳定性和安全性,还需充分考虑元器件的质量、功率、温度、使用寿命等方面。
尽管如此,开关电源的使用范围和影响力在电子行业中逐渐扩大,为现代电子技术发展提供了强有力的支持。
开关电源拓扑及应用条件
开关电源拓扑及应用条件开关电源是一种通过切换器件开关动作来实现电能转换的电源。
其主要特点是高效、小体积、轻量化、可靠性高、成本较低等优势,被广泛应用于各种电子设备中。
不同的应用场景对开关电源的拓扑结构和应用条件有不同的要求。
开关电源的拓扑结构主要有以下几种:1. Buck拓扑(降压型):Buck拓扑是最常见的开关电源拓扑结构之一,其主要特点是输出电压小于输入电压。
Buck拓扑适用于输入电压高于输出电压而要求较低输出电流的场景,如LED驱动电源、电动车充电器等。
2. Boost拓扑(升压型):Boost拓扑是另一种常见的开关电源拓扑结构,其主要特点是输出电压大于输入电压。
Boost拓扑适用于输入电压低于输出电压而要求较低输出电流的场景,如太阳能电池、电动汽车DC/DC转换器等。
3. Buck-boost拓扑(升降压型):Buck-boost拓扑是一种可以实现输入电压高于或低于输出电压的开关电源拓扑结构。
其适用于输入电压变化范围较大的场景,如电动汽车充电桩、太阳能逆变器等。
4. Flyback拓扑(反激型):Flyback拓扑是一种常见的开关电源拓扑结构,其主要特点是具有电气隔离性能。
Flyback拓扑适用于输出电压较低且要求电气隔离的场景,如电脑电源、电视机电源等。
5. Forward拓扑(正激型):Forward拓扑是一种开关电源拓扑结构,它结合了Flyback和Buck-boost的特点。
Forward拓扑适用于需要较大输出功率的场景,如工业设备电源、通信设备电源等。
对于不同的应用场景,开关电源有不同的应用条件:1. 输入电压范围:开关电源需要根据应用需求选择合适的输入电压范围,以确保电源能正常工作。
例如,汽车电源需要适应汽车电池的输入电压范围。
2. 输出电压和电流:开关电源需要满足设备的输出电压和电流要求。
因此,在选择开关电源时,需要考虑设备的功率需求和稳定性要求。
3. 效率要求:开关电源的效率直接影响能源的利用率和散热量。
buck电路频率计算
buck电路频率计算【原创版】目录1.Buck 电路简介2.Buck 电路频率计算的重要性3.Buck 电路频率计算的方法4.实际应用中的 Buck 电路频率计算5.总结正文1.Buck 电路简介Buck 电路,又称降压型开关电源电路,是一种基于开关管工作在开关状态下的直流 - 直流变换器。
其主要作用是将高电压转换为较低电压,以满足不同电子设备对电源电压的需求。
Buck 电路具有高效率、小体积和较低的输出电压纹波等优点,因此在电子设备中得到了广泛应用。
2.Buck 电路频率计算的重要性在 Buck 电路的设计中,频率的选择至关重要。
高频率能够带来较小的器件尺寸、较低的损耗和较小的输出电压纹波,但同时也会增加开关损耗和电磁干扰。
相反,低频率可以降低开关损耗和电磁干扰,但会导致器件尺寸增大、损耗增加以及输出电压纹波增大。
因此,合理的频率选择对于优化 Buck 电路的性能至关重要。
3.Buck 电路频率计算的方法Buck 电路的频率计算通常采用以下公式:f = (1 / (2π× (R × L) × (t × (di/dt)))其中,f 表示开关频率,R 表示负载电阻,L 表示电感,t 表示开关时间,di/dt 表示电流变化率。
在实际应用中,需要根据负载电流、电源电压、电感值和开关时间等参数,结合上述公式进行计算,以确定合适的开关频率。
4.实际应用中的 Buck 电路频率计算在实际应用中,Buck 电路的频率计算通常需要考虑多种因素,例如负载电流的变化范围、电源电压的波动范围、电感器的额定电流等。
此外,为了保证系统的稳定性,还需要对电路进行建模和仿真,以验证所选频率的正确性。
5.总结Buck 电路的频率计算是开关电源设计中的重要环节,需要综合考虑多种因素,以确定合适的开关频率。
合理的频率选择能够优化电路性能,提高系统效率和稳定性。
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目录第1章课题背景 (1)1.1 BUCK电路的工作原理 (1)1.2 BUCK开关电源的应用 (1)第2章课题设计要求 (1)第3章课题设计方案 (1)3.1 参数 (1)3.2 系统的组成 (2)3.3 主电路部分的设计 (2)3.3.1 滤波电感的计算 (3)3.3.2 滤波电容的计算 (3)3.4 开环系统的分析 (3)3.4.1 开环原始传递函数的计算 (3)3.4.2 开环原始传递函数的伯德图和相角裕量的分析图 (4)3.5 闭环系统的设计 (4)3.6 双极点双零点补偿控制器的设计 (5)3.6.1 补偿网络电路的原理分析 (5)3.6.2 补偿器伯德图 (7)3.6.3 加入补偿器后系统伯德图分析 (8)3.7 闭环系统的仿真 (9)3.7.1 电路模块的添加 (9)3.7.2 仿真电路参数的设置 (9)3.7.3 仿真结果 (10)第4章总结心得 (10)第5章参考文献 (11)第6章附录 (11)第1章课题背景1.1 BUCK电路的工作原理BUCK开关电源功能是将电能质量较差的原生态电源,转换成满足设备要求的质量较高的直流电压。
1.2 BUCK开关电源的应用开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯袋,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。
它巨大的作用决定了对它研究的意义。
第2章课题设计要求1.根据设计要求计算滤波电感和滤波电容的参数值,完成开关电路的设计2.根据设计步骤和公式,设计双极点-双零点补偿网络,完成闭环系统的设计3.采用MATLAB中simulink中simpowersystems模型库搭建开环闭环降压式变换器的仿真模型4.观察并记录系统在额定负载以及突加、突卸80%额定负载时的输出电压和负载电流的波形第3章课题设计方案3.1 参数图3-1 Buck变换器主电路图1、 输入直流电压(VIN):32V 。
2、 输出电压(VO):18V 。
3、 负载电阻:3Ω 。
4、 输出电压纹波峰-峰值Vpp ≤50mV ,电感电流脉动:输出电流的10%。
5、开关频率(fs):80kHz 。
6、BUCK 主电路二极管的通态压降VD=0.5V ,电感中的电阻压降VL=0.1V ,开关管导通压降VON=0.5V,滤波电容C 与电解电容RC 的乘积为75F u *Ω。
7、采用压控开关S2实现80%的额定负载的突加、突卸,负载突加突卸的脉冲信号幅值为1,周期为0.012S ,占空比为2%,相位延迟0.006S 。
当s 导通时有:t i on ll o in d d L V V V V +++= (ont iL t Id d ∆=) (1) 当s 关断时有:D ll o offV V V t IL++=∆ (2) t 与s f 的关系:soff on f t t 1=+ (3)3.2 系统的组成整个BUCK 电路包括Gc(S)为补偿器,Gm (S )PWM 控制器,Gvd (S )开环传递函数和H(S) 反馈网络。
采样电压与参考电压Vref 比较产生的偏差通过补偿器校正后来调节PWM 控制器的波形的占空比,当占空比发生变化时,输出电压Uo 做成相应调整来消除偏差。
系统传函框图:3-2。
图3-2 系统传函框图3.3 主电路部分的设计3.3.1 滤波电感的计算由公式Lrrc I V R ∆=,其中N L I I 1.0=∆ (4) RV I oN =,其中v V o 18=,R=3Ω (5) F u R C c Ω•=•75 (6)设计要求中mv V rr 50=,求得Ω=121c R ,F C 4^10*9-=。
3.3.2 滤波电容的计算由前面的公式(1),(2),(3)及一些参数v V IN 32=,v V O 18=,v V L 5.0=,v V On 5.0=,v V D 5.0=。
算得:s t on 6^10*27.7-=,s t off 6^10*23.5-=,H L 4^10*62.1-=。
3.4 开环系统的分析3.4.1 开环原始传递函数的计算采用小信号模型分析方法可得Buck 变换器原始回路增益函数G O (s)为:(7)其中ref m V V =,yx y o refr R R R V V +=*(8)其中x R ,y R 是分压电阻,它们的取值是不固定的,但是他们的单位要是ΩK 级的,这样整个电路的误差会小。
此次设计18=y x R R ,它们的单位是ΩK 。
yx y R R R s H +=)( (9)将数据代入公式(7),得4^1094^1062.134^1062.11)12110*91(321821)(20-⨯*-*⨯+-⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=s s s s G=15^104.57^10458.178.14^1033.12+-⨯+-⨯+-⨯s s s3.4.2 开环原始传递函数的伯德图和相角裕量的分析图将)(0s G 的表达式输入到MATLAB 软件中,可以得到如图3-3所示的伯德图,由图可知m P =25.6deg 。
相角裕度过低。
需要添加有源超前滞后补偿网络校正。
图3-3 开环原始传递函数的伯德图3.5 闭环系统的设计图3-4 闭环系统结构框图图3-4中包含输入电源,滤波电感,滤波电容,负载,脉冲信号,续流二极管,参考电压以及一些传递函数。
3.6 双极点双零点补偿控制器的设计3.6.1 补偿网络电路的原理分析图3-5 有源超前-滞后补偿网络电气图图3-5中的有源超前-滞后补偿网络电路由一些电阻和电容的串并联组成,通过数电与模电的知识可以得到它的传递函数表达式:)(s G c211332*********(1)[1()]()[()](1)(1)c sR C s R R C G s R C C sR C C s sR C C C +++=++++ (10)有源超前-滞后补偿网络有两个零点、三个极点。
Hz LC f p p 51.4164^1094^1062.114.321212,1=-⨯⨯-⨯⨯⨯==π (11)Hz C R f c ZO 67.21314^10912114.32121=-⨯⨯⨯⨯==π (12) Hz f f po Z 38.31251.41675.075.01=⨯== (13) Hz f f po Z 51.4162== (14)Hz f f ZO p 67.21312== (15)kHz f f s p 4028023===(16) 零点为: 38.31221121==C R f Z π (17)51.41621)(21313312=≈+=C R C R R f Z ππ (18)极点为:1p f 为原点33221C R f p π=(19)21212321C C C C R f p +=π(20)频率1z f 与2z f 之间的增益可近似为: 211R AV R =(21) 在频率2p f 与3p f 之间的增益则可近似为:()21322133R R R R AV R R R +=≈+ (22)考虑达到抑制输出开关纹波的目的,增益交接频率取(s f 为开关频率):165805===s g f f kHz (23) 开环传函()o G s 的极点频率为:Hz LCf p p 51.4164^1094^10624.114.321212,1=-⨯⨯-⨯⨯⨯==π (24)将()c G s 两个零点的频率设计为开环传函()o G s 两个相近极点频率的12,则 Hz f f f p p Z Z 26.20851.41621212,121=⨯=== (25) 将补偿网络()c G s 两个极点设为kHz f f f s p p 8032===,以减小输出的高频开关纹波。
1221)2(R Rf j Gc f f AVg g Z ===π (26)3222)2(R R f j Gc f f AV g gp ===π (27) 根据已知条件使用MATLAB 程序算得校正器Gc (s )各元件的值如下(程序见附录),取R2=10000欧姆:1AV =1.4259;2AV =548.0150;3R =18.2477;1C =7.6462e-008;3C =1.0902e-007;2C =1.9894e-010;1R =7.0133e+003。
通过公式(10)得出)(s G c :)(s G c =ss e s e s s e 0005736.0009136.2015122.21001531.0007862.5232+-+-++-3.6.2 补偿器伯德图图3-6 补偿器伯德图3.6.3 加入补偿器后系统伯德图分析图3-7 加入补偿器后系统的伯德图p=152deg,它远远大于未补偿之前的由图可知,在加入补偿器之后的mP=25.6deg,相角裕度增加,达到设计的要求。
m3.7 闭环系统的仿真3.7.1 电路模块的添加在MATLAB软件中,点击Simulink,新建一个.mdl的文件,然后按照仿真电路图向其中添加相应的模块。
本次的课程设计所需的模块大多数都在SimpowerSystem中,如power,Mosfet,L,Relay,Rc,C,Pulse Generator,Ideal Switch,R,Voltage Measurement,Scope,Transport delay,gelding,Transfer Fcn,Saturation,3.7.2 仿真电路参数的设置①输入的直流电压为18V。
②采用压控开关S2实现80%的额定负载的突加、突卸,负载突加突卸的脉冲信号幅值为1,周期为0.012S,占空比为2%,相位延迟0.006S。
③设置仿真时间为0.04s,采用ode23s算法,可变步长。
④设置传输延迟(Transport Delay)的时间延迟(Time Delay)为0.006,积分(Integrator)的饱和度上限(Upper saturation limit)为0.8349,下限为0.832,绝对误差(Absolute tolerance)为0.000001,PWM的载波为80kHz,幅值为14.4V的锯齿波。
3.7.3 仿真结果图3-8 未加干扰仿真图图3-9 加干扰仿真图第4章总结心得通过这次设计,更加深入的理解和掌握了这方面的知识,对本专业的认识也更加深入,在设计过程中,自己也学到了许多新的知识,有很多感悟和体验心得。
本课程设计是在霞老师的亲切关怀与细心指导下完成的。
从课题的选择到最终的完成,老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持,让我们获益菲浅,并且将终生受用无穷。