根據(jù)輸入及輸出電壓形式的不同,包括:
交流-交流(AC/AC)變換器:變頻器、變壓器
交流-直流(AC/DC)變換器:整流器
直流-交流(DC/AC)變換器:逆變器
直流-直流(DC/DC)變換器:電壓變換器、電流變換器
穩(wěn)壓電源的基本原理[編輯]
我們可以把穩(wěn)壓電源想象成為如下的一種情形:當(dāng)你試圖從一個直徑較大的自來水管中取出連續(xù)不斷的且較小的水流時,你可以采用兩種策略:一種是使用一個轉(zhuǎn)接閥門,并將閥門開啟在較小位置,這就是線性電源的工作原理——(我們可以將閥門看作晶體管)線性電源的電壓調(diào)整晶體管上承受著很大的“壓力”(具體的表現(xiàn)是轉(zhuǎn)換為熱量的形式散耗);或者,你可以改進一下,讓大水管的水流到一個比較大的“桶”里,小水管連接到這個桶上取水,接著,你需要做的就是斷續(xù)的打開/關(guān)閉大水管上的閥門,保證桶內(nèi)的水既不會完全沒有,也不會因為太多而溢出——開關(guān)電源的基本原理就是如此。
與線性電源的比較[編輯]
與傳統(tǒng)的線性電源相比,開關(guān)電源的優(yōu)勢在于效率高(此處的效率可以簡單的看作輸入功率與輸出功率之比),加之開關(guān)晶體管工作于開關(guān)狀態(tài),損耗較小,發(fā)熱較低,不需要體積/重量非常大的散熱器,因此體積較小、重量較輕。但開關(guān)電源工作時,由于頻率較高,會對電網(wǎng)及周圍設(shè)備造成干擾,因此,必須妥善的處理此問題。
線性電源的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)相對簡單,可靠性相對較高,電流紋波率可以很容易的做到比較低,維修也較為方便。
實際上,現(xiàn)代的電路中,開關(guān)電源電路和線性電源電路在大多數(shù)情況下,是組合使用的——使用開關(guān)電源進行初步的變換,給紋波、精度要求不高的電路使用;同時,使用低壓差線性電源電路(LDO)獲取精密的、低紋波(噪聲)的電壓供諸如運算放大器(OP-AMP),模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D Converter)使用。
類型及拓撲[編輯]
開關(guān)電源的拓撲指開關(guān)電源電路的構(gòu)成形式。一般是根據(jù)輸出地線與輸入地線有無電氣隔離,分為隔離及非隔離變換器。非隔離即輸入端與輸出端相通,沒有隔離措施,常見的DC/DC變換器大多是這種類型。所謂隔離是指輸入端與輸出端在電路上不是直接聯(lián)通的,使用隔離變壓器通過電磁變換方式進行能量傳遞,輸入端和輸出端之間是完全電氣隔離的。通常來說,為了保護使用者的人身安全,使用主要供電(市電)或輸入電壓高于安全電壓(目前公認是36伏特)的開關(guān)電源必須是隔離式。
對于開關(guān)變換器來說,只有三種基本拓撲形式,即:
Buck(降壓)
Boost(升壓)
Buck-Boost(升降壓)
之所以只有三種基本拓撲形式,是因為電感的連接方式?jīng)Q定了。若電感放置于輸出端,則為Buck拓撲;電感放置于輸入端,則是Boost拓撲。當(dāng)電感連接到地時,就是Buck-Boost拓撲。
常見的非隔離型拓撲
電路名稱 描述 特點
Buck 降壓斬波電路 輸入電壓高于輸出電壓,降壓,輸出電壓極性不變
Boost 升壓斬波電路 輸入電壓低于輸出電壓,升壓,輸出電壓極性不變
Buck-Boost 升降壓斬波電路 輸出電壓可以高于、低于或等于輸入電壓,輸出電壓極性反轉(zhuǎn)
Ćuk 加州理工學(xué)院的 Slobodan Ćuk 博士發(fā)表的 Buck-Boost 電路的改進形式
SEPIC
Zeta
Charge pump 電荷泵 電路簡單,不需要電感,使用電容作為輸出
控制模式[編輯]
控制模式是指穩(wěn)定電壓輸出的方法。從采樣量上可分為電流模式和電壓模式,從轉(zhuǎn)移函數(shù)上可分為PID和Bang-Bang控制。
電壓模式:采樣輸出電壓而進行負反饋的控制模式。
電流模式:采樣輸入電流和輸出電壓而進行負反饋的控制模式。
雙電壓模式:采樣輸出電壓和輸入電壓進行負反饋的控制模式。
PID控制:采用鋸齒波產(chǎn)生器和補償網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的一階或二階PID控制系統(tǒng)。
Bang-Bang控制:只采用比較器構(gòu)建的遲滯控制系統(tǒng)。又稱為遲滯模式。