降压式DCDC变换器的拓扑结构作业原理特色

  /DC变换器之一。降压式变换器能将较高的直流电压变换成较低的直流电压，例如将24V电压变换成12V或5V电压。降压式变换器的损耗很小，功率很高，应用领域非常广泛。

  降压式DC/DC变换器的拓扑结构降压式DC/DC变换器的拓扑结构如图2-1-1所示。图中U I为直流输入电压，VT为功率开关管，VD为续流二极管，L为输出滤波电感（也称储能电感），C为输出滤波电容，U O 为直流输出电压，R L

  为外部负载电阻。脉宽调制器（PWM）用来操控功率开关管VT的导通与关断，是变换器的操控中心。

  降压式DC/DC变换器的作业原理降压式DC/DC变换器的功率开关管VT在脉宽调制（PWM）信号的操控下，替换地导通与关断（也称截止），相当于一个机械开关高速地闭合与断开，其作业原理如图2-1-2所示。图2-1-2（a）和图2-1-2（b）别离示出了VT导通和关断时的电流途径，为便于电路剖析，图顶用开关S的闭合与断开来替代VT的导通和关断。

  当VT导通（即S闭合）时，如图2-1-2（a）所示，续流二极管VD截止，输入电压U I 加到储能电感L的左端，因而L上施加了（U I -U O

  ）的电压，使通过L的电流I L 线性地添加，电感贮存的能量也在添加，电感的感应电动势为左“+”右“-”。在此期间，输入电流（即电感电流I L

  ）除向负载供电之外，还有一部分给滤波电容C充电，电感电流I L 为电容充电电流I 1 和负载R L 电流I O 的总和。

  断开。因为电感电流不能发生骤变，因而在L上就发生左“-”右“+”的感应电压，以保持通过电感的电流I L

  不变。此刻续流二极管VD导通，贮存在L中的磁场能量就转化为电能，通过由VD构成的回路持续向负载供电，电感电流I L 线性地减小。此刻，滤波电容C发生放电电流I

  2 与电感电流I L 叠加，为负载R L 供电，负载电流I O 为电感电流I L 和电容放电电流I 2 的总和。

  降压式DC/DC变换器的电压及电流波形如图2-1-3所示。PWM表明脉宽调制波形，t ON 为功率开关管VT的导通时刻，t OFF

  U E 为功率开关管VT的发射极电压波形，I C 为VT的集电极电流波形。I F 为续流二极管VD的电流波形。I L

  为滤波电感的电流波形。能够精确的看出，功率开关管VT导通时，其发射极电压U E 等于输入电压U I ；在VT关断时，其发射极电压U E

  为零。在功率开关管VT导通期间，电感电流线性添加；在VT关断期间，电感电流线性减小。电感电流I L 是由VT的集电极电流I C 和续流二极管VD的电流I F

  的平均值。电感电流波形中峰值与谷值之间的差值便是电感纹波电流。为减小输出电流的纹波，L应选得足够大，使DC/DC变换器作业在接连形式。一般纹波电流应为额外输出电流的20%左右。

  降压式DC/DC变换器能够由分立元件和PWM操控器构成，也能够再一次进行挑选。典型的集成电路产品有LM2576、LM2596、L4960等。其间LM2576的外围电路最简略。