【E課堂】開關(guān)電源之DC-DC轉(zhuǎn)換器工作原理的簡單介紹

　　電源在生活中無處不在，電源就是將其他形式轉(zhuǎn)化成電能的一種特定裝置。電源有普通電源和特殊電源之分。其中普通電源細(xì)分起來有開關(guān)電源、逆變電源、交流穩(wěn)壓電源、直流穩(wěn)壓電源、DC/DC電源、模塊電源、變頻電源、UPS電源、EPS應(yīng)急電源、PC電源、整流電源等等。其中開關(guān)電源是最普通常見的一種，下面針對(duì)開關(guān)電源的一些基本常識(shí)和原理，我們來了解一下其基本的常識(shí)。

　　開關(guān)電源的工作原理實(shí)質(zhì)上是通過改變電路中調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間來改變輸出電壓或電流的大小，已達(dá)到維持輸出電壓或電流穩(wěn)定的目的。

　　在AC-DC電源轉(zhuǎn)換中，市電均經(jīng)整流變?yōu)楦邏褐绷鱀C，再經(jīng)過DC-DC轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的低壓直流DC，因此DC-DC轉(zhuǎn)化器是開關(guān)電源的組成核心，故DC-DC開關(guān)電源也稱為DC-DC轉(zhuǎn)化器(注：因DC-DC開關(guān)電源的調(diào)整工作在通[ON]與斷[OFF]狀態(tài)，故也稱為開關(guān)管，又因調(diào)整管的主要功能是進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，故也稱為功率管或功率開關(guān)管。)

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器是開關(guān)電源中最常見的一種，由二極管，三極管，電容器等構(gòu)成。DC-DC轉(zhuǎn)換器就是重復(fù)通斷開關(guān)，把直流電壓或電流轉(zhuǎn)換成高頻方波電壓或電流，再經(jīng)整流平滑變?yōu)橹绷麟妷狠敵?。DC-DC轉(zhuǎn)換器室友半導(dǎo)體開關(guān)、整流二極管、平滑濾波電抗器和電容等基本元件組成。當(dāng)輸入、輸出間需要進(jìn)行電氣隔離時(shí)，可以采用變壓器，把高頻方波電壓通過變壓器傳送到輸出側(cè)。構(gòu)成DC-DC轉(zhuǎn)換器的基本元器件如下圖1所示。圖中UI為整流后不穩(wěn)定的直流電壓;UO為經(jīng)過斬波的輸出電壓;S為開關(guān)。

　　通過提高開關(guān)頻率，濾波電感、開關(guān)變壓器等磁性器件，以及濾波電容等都可以小型輕量化。對(duì)于DC-DC轉(zhuǎn)化器，加在開關(guān)S兩端電壓US的波形近似為方波，而通過電流IS的波形近似為三角波或有臺(tái)階的三角波，如下圖2所示。其占空比定義

　　式中，T為開關(guān)，S通斷周期;tON為開關(guān)S導(dǎo)通時(shí)間;TOFF為開關(guān)S截止時(shí)間。

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)波形(見圖2)控制占空比的方法有保持工作周期T不變、控制開關(guān)通/斷時(shí)間的脈寬調(diào)制PWM、保持導(dǎo)通時(shí)間tON不變、改變工作周期T的頻率調(diào)制(PWM)。但在開關(guān)頻率較低時(shí)，頻率調(diào)制PFM方式需要較大的隔離變壓器與輸入/輸出濾波器，這樣既不經(jīng)濟(jì)，也使其體積過大，現(xiàn)實(shí)中難以接受，故這種工作方式開關(guān)頻率要足夠高。

　　以上是開關(guān)電源基礎(chǔ)的DC-DC轉(zhuǎn)換器工作原理的簡單介紹。