DC-DC-2-----降壓型的工作原理

(資料圖片)

1.降壓型DC-DC的工作路徑

圖2-1紅色箭頭表示開關(guān)元件打開時的電流流向：開關(guān)元件--->電感(此時對電感進(jìn)行充能)--->Cout--->負(fù)載--->GND

圖2-1：降壓型開關(guān)打開時電流流向

圖2-2綠色箭頭表示開關(guān)元件關(guān)閉時的電流流向：電感(此時電感進(jìn)行放能)--->Cout--->負(fù)載--->GND--->續(xù)流元件

圖2-2：降壓型開關(guān)關(guān)閉時電流流向

輸出電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，檢查輸出電壓是否為設(shè)定電壓，低于設(shè)定電壓時，開關(guān)變?yōu)镺N，從輸入向輸出供電，此時，電感會蓄積磁能。如果輸出電壓高于設(shè)定電壓，則開關(guān)OFF，電感所蓄積的磁能變?yōu)殡娏鞅还┩敵鲐?fù)載，再返回電感。當(dāng)電感的磁能耗空，輸出電壓開始下降時，開關(guān)再度變?yōu)镺N。如下圖2-3是連續(xù)過程中的電流波形：

圖2-3：連續(xù)狀態(tài)下各關(guān)鍵器件流經(jīng)電流趨勢

開關(guān)電源是一個閉環(huán)的控制系統(tǒng)，我們可以把開關(guān)電源的電流比喻為水流，輸入電容就是一個高的蓄水池、輸出電容是一個小的蓄水池，把一小杯一小杯的水從大水池傳送到小水池，通過控制傳送的間隔時間和水杯的水量從而實現(xiàn)小水池固定的水量，當(dāng)輸出的水量低了，就增加杯子的水量，當(dāng)輸出的水量高了，就減少杯子的水量。當(dāng)開關(guān)開通的時候，能量從輸入向輸出傳遞，電流是斜線上升的，好比模型里杯子的水往小水池傳送;當(dāng)小水池的水偏高了，開關(guān)就關(guān)斷，這時電感、負(fù)載、二極管形成自然的續(xù)流回路，電流開始線性減少;當(dāng)小水池的水低到一定程度后，重新開始開通開關(guān);通過這樣高頻率的開通和關(guān)斷，就形成一個穩(wěn)定的輸出電壓。

2.降壓型DC-DC的工作過程

1.工作流程

圖2-4：降壓DC-DC工作流程

3 .關(guān)鍵工作波形

圖2-5：PWM產(chǎn)生邏輯

1部分：放大FB信號，使ADJ電壓和基準(zhǔn)電壓相同，2部分：比較FB電壓和三角波，決定應(yīng)該開啟和關(guān)閉的時間，而輸出電壓的精度為R1，R2的波動和基準(zhǔn)電壓精度的乘積。圖2-6是關(guān)鍵元件處的波形。

2-6：關(guān)鍵工作波形

4 .占空比D的變化帶來的升壓量的變化

降壓型通過降低輸入電壓來決定輸出的電壓，F(xiàn)ET的ON時間越長，即開關(guān)元件打開的時間越長，越能輸出更高電壓，但是也會受電感性能，電感的儲能能力以及充放電時間的限制。對于輸出電流，占空比對輸出電流幾乎沒有影響，影響額定最大輸出電流的是DC-DC的開關(guān)元件過流值Id，內(nèi)阻RDS(ON)，芯片耐溫，這個我們從電流環(huán)路路徑就可以看出來。如下圖2-7和圖2-8分別演示了占空比為20%和80%的情況。

圖2-7：舉例20%占空比Vout=0.8V

圖2-8：80%占空比Vout=3.7V