开关电源基本知识总结2

1、Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。  图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。 Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。电感Lf在输入侧，称为升压电感。Boost变换器也有CCM和DCM两种

2、工作方式Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。 Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。（1）Buck电路降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。（2）Boost电路升压斩波器，其输出平均电压 U0大于输入电压Ui，极性相同。（3）BuckBoost电路降压或升压斩波器，其 输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电

3、感传输。（4）Cuk电路降压或升压斩波器，其输出平均电 压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。DC-DC分为BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST三类DC-DC。其中BUCK型DC-DC只能降压，降压公式：Vo=Vi*DBOOST型DC-DC只能升压，升压公式：Vo= Vi/(1-D)BUCK-BOOST型DC-DC，即可升压也可降压，公式：Vo=(-Vi)* D/（1-D）D为充电占空比，既MOSFET导通时间。0<D<1。开关性稳压电源的效率很高，但输出纹波电压较高，噪声较大，电压调整率等性能也较差，特别是对模拟电路供电时，将产生较大的影响。因开关电源工作效率

4、高，一般可达到80以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，通常输出计算公式为： Is=KIf 式中：Is开关电源的额定输出电流； If用电设备的最大吸收电流； K裕量系数，一般取1.51.8；电容式开关电源它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数(0.5,2或3)倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证高达80的效率，而且只需外接陶瓷电容。由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI(电磁干

5、扰)通常用下列公式计算磁环电子镇流器振荡频率(Hz)：f=10000*v/N/k/B/S式中：V 为绕组的驱动电压(V)；N 为绕组圈数；K 为系数，矩形波取4.0；B 为磁芯饱和磁通密度(T)；S 为磁环有效截面积(cm*cm)。后三个参数是磁环固有的。选定了磁环，这三个参数就定了。问题在于磁环绕组的驱动电压，到底看初级还是次级？我见过的所有引用此公式的文章都说是初级，但都说不清绕组的驱动电压是多少，都是随便设一个。有设1伏的，也有设2.5伏的。据此算振荡频率，你信吗？其实，由于初级串有一个大电感，其电压是不确定的。反倒是次级绕组的驱动电压比较确定。导通电压三极管0.7伏，场效应管3伏左右，

6、这就是次级绕组的驱动电压。如果有发射极或漏极电阻，还要加上发射极或漏极电流流过该电阻产生的电压降。这里电流电压均是指峰值。计算举例： 某三极管磁环电子镇流器，发射极电流0.5安，发射极电阻1欧，磁环次级绕组3圈，磁芯饱和磁通密度0.45特，磁环有效截面积0.1平方厘米。振荡频率f=10000*(0.7+0.5*1)/3/4/0.45/0.1=22222Hz如果换成场效应管，其它条件不变。振荡频率f=10000*(3+0.5*1)/3/4/0.45/0.1=64815Hz本计算最有用的结论是：振荡频率与次级圈数成反比，与初级圈数关系不大。我据此做过实验：1.次级圈数由3圈改为1圈，振荡频率提高约

7、为原来的3倍；2.初级圈数由9圈分别改为4圈或20圈，振荡频率没多大变化。3.发射极电流或发射极电阻增大，振荡频率提高；发射极电流或发射极电阻减小，振荡频率降低。MOS管驱动电路总结时间：2011-11-04 1178次阅读 【网友评论1条 我要评论】  收藏 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。 下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管

8、的介绍，特性，驱动以及应用电路。1，MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱

9、动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。2，MOS管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等

10、原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。3，MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失

11、；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。4，MOS管驱动跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。在MOS管的结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。第二注意的是，普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压（VCC）相同，所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压，设计时当然需要有一定的余量。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同