導(dǎo)讀上篇文章說了LDO的原理，那本篇就來說一下DCDC的工作原理吧。開關(guān)電源：是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，其主要利用電力電子開關(guān)器件(如晶體管、MOS管、可控晶閘....

上篇文章說了LDO的原理，那本篇就來說一下DCDC的工作原理吧。

開關(guān)電源：是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，其主要利用電力電子開關(guān)器件(如晶體管、MOS管、可控晶閘管等)，通過控制電路，使電子開關(guān)器件周期性地"接通"和"關(guān)斷"，讓電力電子開關(guān)器件對輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)電壓變換以及輸出電壓可調(diào)和自動穩(wěn)壓的功能。

開關(guān)電源的優(yōu)勢：①功耗低，效率高。②體積小，重量輕。③穩(wěn)壓范圍寬。

開關(guān)電源的損耗來源：①開關(guān)管損耗。②電感電容損耗。③二級管損耗。

開關(guān)電源的損耗分析：開關(guān)電源的效率可以達(dá)到90%以上，如果精心優(yōu)化與設(shè)計，甚至可以達(dá)到95%以上，這在以電池作為電力來源的場合非常重要，例如手機(jī)、小型無人機(jī)等。因此開關(guān)電源設(shè)計的優(yōu)劣程度將直接影響設(shè)備的續(xù)航能力。

二、開關(guān)電源的分類：

按照調(diào)制方式的不同可分為脈寬調(diào)制(PWM)和脈頻調(diào)制(PFM)兩種，目前脈寬調(diào)制(PWM)在開關(guān)電源中占據(jù)主導(dǎo)地位。

按照管子的連接方式可分為串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源和變壓器式開關(guān)電源三大類。

按照輸出電壓的不同可分為降壓式開關(guān)電源和升壓式開關(guān)電源兩種。

按照輸入輸出類型可分為：AC-AC、DC-AC、AC-DC、DC-DC四種，這里以DC-DC為主進(jìn)行介紹。

按照是否有電氣隔離可分為隔離型開關(guān)電源和非隔離型開關(guān)電源兩種。

三、開關(guān)電源的三種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(以非隔離型為主)：

DC/DC變換器一般都包括兩種基本工作模式：電感電流連續(xù)模式(CCM)、電感電流斷續(xù)模式(DCM)。

(1)Buck降壓式：

對于CCM工作模式：

當(dāng)Q1導(dǎo)通時，續(xù)流二極管截止，忽略NMOS管的導(dǎo)通壓降，電感電流呈線性上升，此時電感的正向伏秒為：(Vin - Vo)×Ton

當(dāng)Q1截止時，電感電流不能突變，經(jīng)過續(xù)流二極管(忽略二極管的導(dǎo)通壓降)形成回路，給輸出負(fù)載供電。此時電感電流下降，電感的反向伏秒為：Vo×(T - Ton)

根據(jù)電感電壓伏秒平衡定律可得：(Vin - Vo)×Ton = Vo×(T - Ton) ，即：Vo = Vin×( Ton / T ) = Vin×D (D 為占空比)。

對于DCM工作模式：

當(dāng)Q1導(dǎo)通時，續(xù)流二極管截止，忽略NMOS管的導(dǎo)通壓降，電感電流呈線性上升，此時電感的正向伏秒為：(Vin - Vo)×Ton

當(dāng)Q1截止時，且滿足 Td 時間內(nèi)，電感電流不能突變，經(jīng)過續(xù)流二極管(忽略二極管的導(dǎo)通壓降)形成回路，給輸出負(fù)載供電。此時電感電流下降到零，電感的反向伏秒為：Vo×Td

當(dāng)Q1截止時，且滿足Tc 時間內(nèi)，此時電感電壓和電流均為零。

根據(jù)電感電壓伏秒平衡定律可得：(Vin - Vo)×Ton = Vo×Td ，即：Vo = Vin×( Ton / (Ton Td) )。

(2)Boost升壓式：

對于CCM工作模式：

當(dāng)Q1導(dǎo)通時，忽略NMOS管的導(dǎo)通壓降，電感的電流線性增加；在此過程中，由于整流二級管D1的反偏截止，因此負(fù)載由電容C1提供能量，維持負(fù)載工作。因此電感的正向伏秒為：Vin×Ton

當(dāng)Q1截止時，由于電感的反電動勢作用，電感的電流不能瞬時突變，電感通過D1,C1,RL回路給電容充電并維持負(fù)載工作。這里忽略二極管的導(dǎo)通壓降，因此電感的反向伏秒為：(Vo - Vin)×(T - Ton)

根據(jù)電感電壓伏秒平衡定律可得：Vin×Ton = (Vo - Vin)×(T - Ton) ，即：Vo = Vin×( T / (T - Ton) ) = Vin / (1 - D)。

對于DCM工作模式：

當(dāng)Q1導(dǎo)通時，忽略NMOS管的導(dǎo)通壓降，電感的電流線性增加；在此過程中，由于整流二極管D1的反偏截止，因此負(fù)載由電容C1提供能量，維持負(fù)載工作。因此電感的正向伏秒為：Vin×Ton

當(dāng)Q1截止時，由于電感的反電動勢作用，電感的電流不能瞬時突變，電感通過D1,C1,RL回路給電容充電并維持負(fù)載工作。這里忽略二極管的導(dǎo)通壓降，因此且滿足 Td 時間內(nèi)，電感的反向伏秒為：(Vo - Vin)×Td

當(dāng)Q1截止時，且滿足Tc 時間內(nèi)，此時電感電壓為零。

根據(jù)電感電壓伏秒平衡定律可得：Vin×Ton = (Vo - Vin)×Td ，即：Vo = Vin×( (Ton Td) / Td )。

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