【E課堂】開(kāi)關(guān)電源之DC-DC轉換器工作原理的簡(jiǎn)單介紹

　　電源在生活中無(wú)處不在，電源就是將其他形式轉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。其中普通電源細分起來(lái)有開(kāi)關(guān)電源、逆變電源、交流穩壓電源、直流穩壓電源、DC/DC電源、模塊電源、變頻電源、UPS電源、EPS應急電源、PC電源、整流電源等等。其中開(kāi)關(guān)電源是最普通常見(jiàn)的一種，下面針對開(kāi)關(guān)電源的一些基本常識和原理，我們來(lái)了解一下其基本的常識。

　　開(kāi)關(guān)電源的工作原理實(shí)質(zhì)上是通過(guò)改變電路中調整管的導通時(shí)間來(lái)改變輸出電壓或電流的大小，已達到維持輸出電壓或電流穩定的目的。

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

　　DC-DC轉換器

　　DC-DC轉換器是開(kāi)關(guān)電源中最常見(jiàn)的一種，由二極管，三極管，電容器等構成。DC-DC轉換器就是重復通斷開(kāi)關(guān)，把直流電壓或電流轉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轉換器室友半導體開(kāi)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(guò)變壓器傳送到輸出側。構成DC-DC轉換器的基本元器件如下圖1所示。圖中UI為整流后不穩定的直流電壓;UO為經(jīng)過(guò)斬波的輸出電壓;S為開(kāi)關(guān)。

　　通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率，濾波電感、開(kāi)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。對于DC-DC轉化器，加在開(kāi)關(guān)S兩端電壓US的波形近似為方波，而通過(guò)電流IS的波形近似為三角波或有臺階的三角波，如下圖2所示。其占空比定義

　　式中，T為開(kāi)關(guān)，S通斷周期;tON為開(kāi)關(guān)S導通時(shí)間;TOFF為開(kāi)關(guān)S截止時(shí)間。

　　DC-DC轉換器的開(kāi)關(guān)波形(見(jiàn)圖2)控制占空比的方法有保持工作周期T不變、控制開(kāi)關(guān)通/斷時(shí)間的脈寬調制PWM、保持導通時(shí)間tON不變、改變工作周期T的頻率調制(PWM)。但在開(kāi)關(guān)頻率較低時(shí)，頻率調制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，也使其體積過(guò)大，現實(shí)中難以接受，故這種工作方式開(kāi)關(guān)頻率要足夠高。

　　以上是開(kāi)關(guān)電源基礎的DC-DC轉換器工作原理的簡(jiǎn)單介紹。