3 基础篇-DCDC电路基础知识(1)

文摘   2024-08-15 22:22   湖北  

目录

  • 初识DC与AC

  • DCDC电路

  • 升压电路原理

  • 降压电路原理

  • BUCK-BOOST电路原理

初识DCAC
传输所谓DC就是直流电的缩写,与之对应的是AC。具体的区别见下:
对比项
DCAC
方向方向不变。方向周期性变化。
极性
固定极性。极性周期性变化。
传输距离
能量损耗小、适合长距离传输。
需经过变压器调整,适合远距离输电。
能量传输
可直接转换为机械能。更容易进行电压变换和功率分配。
电压和功率电压是恒定的。电压在周期内有周期性变化,并且具有固定的频率。
应用领域
稳定电流和直接能量转换的应用。具有周期性变化的特点,适用于远距离输电和电压变换。
DCDC电路
DCDC电路就是直流转直流电路,具体可以分为降压电路(BUCK升压电路(BOOST以及BUCK-BOOST电路
  • BOOST电路:是一种直流升压电路,能使输出电压高于输入电压。
  • BUCK电路:是一种直流降压电路使输出电压不低于输入电压
  • BUCK-BOOST电路:是一种直流升压/降压电路,输出电压与输入电压无直接关系
在了解这两种电路前,我们需要了解电容与电感的一些基础知识:
  • 电容阻碍电压变化,通频,阻频,通流,阻流。
  • 电感阻碍电流变化,通,阻,通流,阻
升压电路原理
下图的MOS管就是开关,只要开关的频率足够快,控制好充电与放电的时间,配合输出电容,就能得到一个稳定的输出电压。BOOST电路的拓扑结构见下:

  • 开关管闭合
在开关管导通时,电感L接地,二极管处于截止状态。输入电压对电感进行充电,电感两端的电压为Vi

  • 开关管断开
在开关管截止时,电感已经被充满电。由于电流的方向不能突变,会产生感应电压,右侧二极管导通。输出电压Vo恒定,二极管带通压降为Vd,电感右端的电压为Vo+Vd,电感左端的电压为Vi。因此,Vo+Vd>Vi

降压电路原理
BUCK电路常见的有12V5V12V3.3V或者12V1.8V等。MOS管做为开关,开关频率够高,此电路就可以输出稳定的电压。直流降压的方式主要有BUCK电路和LDO电路两种方式。今天我们注意讲解BUCK电路实现,LDO电路实现方式后面会有专门的篇幅讲解。BUCK的拓扑结构见下:
  • 开关管闭合
当驱动为高电平时,MOS管导通,储能电感充电,流经电感的电流线性增加,同时给电容C1充电,给负载RL提供能量,如下图:
  • 开关管断开
当驱动为低电平时,MOS管关断,储能电感通过负载和续流二极管放电,电感电流线性减少,输出电压靠输出滤波电容放电和减小的电感电流同时维持。
5 BUCK-BOOST电路原理
BUCK-BOOST 电路是一种常用的 DC/DC 变换电路,其输出电压既可低于也可高于输入电压,但输出电压的极性与输入电压相反。下面我们详细讨论理想条件下,BUCK-BOOST 的原理、元器件选择、设计实例以及实际应用中的注意事 项。

  • Q1闭合
当功率管Q1闭合时,电流的流向见下图。输入端,电感L1直接接到电源两端,此时电感电流逐渐上升。导通 瞬态时di/dt很大,故此过程中主要由输入电容 CIN 供电。输出端,COUT依靠自身的放电为RL提供能量。

  • 率管Q1关断
率管Q1关断时,电流的流向下图。输入端VIN给输入电容充电。输出端,由于电感的电流不能突变,电感通过续流管D1给输出电容COUT及负载RL供电。


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