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開關(guān)型調(diào)整器拓撲

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開關(guān)型調(diào)整器拓撲

Buck開關(guān)型調(diào)整器

串接晶體管的高功耗和笨重的工頻變壓器使得線性調(diào)整器在現(xiàn)代電子應(yīng)用中失去了重要地位。而且，高功耗串接元件需要的大散熱片和大體積儲能電容增大了線性調(diào)整器的體積。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電路的集成化使得電路系統(tǒng)的體積更小。一般的線性調(diào)整器輸出負載的功率密度僅為0.2~0.3W／in3，不能滿足電路系統(tǒng)小型化的要求。而且，線性電源適配器不能夠提供數(shù)字存儲系統(tǒng)所需要的足夠長的保持時間。
取代線性調(diào)整器的開關(guān)型調(diào)整器早在20世紀(jì)60年代就開始應(yīng)用。一般的，這些新的15W電源適配器使用開關(guān)晶體管將輸入直流電壓斬波成方波。方波由占空比調(diào)節(jié)，并通過低通輸出功率濾波得到直流輸出電壓。
濾波器一般采用電感和輸出電容。通過調(diào)節(jié)占空比，可以控制經(jīng)過輸出電容濾波的電壓平均值。方波脈沖經(jīng)過低通濾波器濾波后得到的直流輸出電壓等于方波脈沖的平均值Buck開關(guān)型調(diào)整器典型的拓撲及其波形如圖所示。
使用合適的LC濾波器可將方波脈沖平滑成無紋波直流輸出，其值等于方波脈沖的平均值。整個電路采用輸出負反饋，通過檢測輸出電壓并結(jié)合負反饋控制占空比，穩(wěn)定輸出電壓不受輸入網(wǎng)壓和負載變化的影響。
目前高頻開關(guān)電源適配器的功率密度可達20W／in3，而且可以獲得與輸入隔離的多組輸出。它們無需工頻變壓器，效率達到75%~95%。有些DC／DC變換器功率密度可高達50w／in3

Buck調(diào)整器的基本符號和波形
補充： 電源適配器廠家介紹了以下開關(guān)型調(diào)整器的恒頻工作方式，在這類調(diào)整器中，功率器件的導(dǎo)通時間（Ton）是可調(diào)的，而整個開關(guān)周期（T）是固定的，即開關(guān)頻率（1／T）也是固定的。
比例Ton／T一般稱為占空比。在某些書中，占空比用Ton／（Ton+Toff）表示，其中Toff是功率器件的關(guān)斷時間，因此Ton+Toff=T。

除了恒頻工作方式，還有導(dǎo)通時間固定而頻率可調(diào)的工作方式，或者導(dǎo)通時間和頻率均可調(diào)的工作方式。
dl、di、dV、dv、dT和dt的用法不是很嚴格，一般用來表示△l、△V和△的變化量。例如，△∥△t用導(dǎo)數(shù)d／dt表述，表示電流相對時間的變化量或波形的斜率。

12w電源適配器Buck調(diào)整器的基本工作方式
Buck調(diào)整器的基本電路如圖1。4所示。晶體管Q1與直流輸入電壓V串聯(lián)，通過Q1硬開通和硬關(guān)斷，在V1處產(chǎn)生方波電壓。采用恒頻控制方式，占空比可調(diào)，Q1導(dǎo)通時間為T。Q1導(dǎo)通時，V1點電壓為V（設(shè)Q1導(dǎo)通，壓降為零），電流通過串接電感L流入輸出端。Q1關(guān)斷時，電感L產(chǎn)生反電動勢，使V1點電壓迅速下降到零，并變負值直至被二極管D1（也稱續(xù)流二極管）鉗位于-0.8V。
設(shè)此刻二極管D壓降也為零，則V點電壓波形為矩形波，如圖所示，T時段電壓為V，其余時段電壓為零。該方波的電壓平均值為V7／7。LC濾波器接于Ⅵ和V之間，它使輸出點V成為幅值等于V7。／7的無尖峰無紋波的直流電壓。
采樣電阻R和R2檢測輸出電壓V，并將其輸入誤差放大器（EA）與參考電壓V進行比較。被放大的誤差電壓V被輸入到脈寬調(diào)制器（電壓比較器）PWM。PWM比較器的另一個輸入是周期為T的鋸齒波，如圖所示，其幅值一般為3V。PWM電壓比較器產(chǎn)生矩形波脈沖，即圖（c）中的V=，它從鋸齒波起點開始到鋸齒波與誤差放大器輸出電壓交點結(jié)束。因此，PwM輸出的脈沖寬度T=與誤差放大器輸出電壓成比例。
PWM脈沖輸入到電流放大器并以負反饋方式控制開關(guān)管Q1的通斷。其邏輯關(guān)系是：若輸入電壓V稍升高，則EA輸出電壓V將降低使鋸齒波與V交點提前，Q1導(dǎo)通時間T?？s短使輸出電壓V0=VdcTon/T保持不變。同理，若V下降，則導(dǎo)通時間7正比的延長使保持不變。Q1導(dǎo)通時間的改變使采樣電壓總是等于參考電壓，即V0R2／（R2+R1）=Vref。

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| 發(fā)布時間：2019.01.10    來源：電源適配器廠家
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