深度分析：降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)湓韴D分析

在下述的內(nèi)容中，小編將會對降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)湓韴D進(jìn)行詳細(xì)分析，如果降壓轉(zhuǎn)換器是您想要了解的焦點之一，不妨和小編共同閱讀這篇文章哦。

一、什么是降壓轉(zhuǎn)換器

降壓轉(zhuǎn)換器（Buck Converter）也稱為降壓穩(wěn)壓器或降壓模塊，是一種電力電子設(shè)備，用于將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓。它的主要作用是將輸入電壓降低到所需的輸出電壓，以供給負(fù)載使用。降壓轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如電子設(shè)備、通信設(shè)備、汽車電子、工業(yè)自動化等。

降壓轉(zhuǎn)換器的原理基于電感和開關(guān)管的工作原理。通過控制開關(guān)管的通斷，使電感儲存能量，然后通過電容器將能量輸出，實現(xiàn)電壓的降低。這種轉(zhuǎn)換器也被稱為降壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器，因為它是一種電壓輸出低于電壓輸入的開關(guān)轉(zhuǎn)換器。

降壓轉(zhuǎn)換器通常至少包含兩個半導(dǎo)體元件（如二極管和晶體管）和一個儲能元件（如電容器或電感器）。在輸出端和輸入端，還可能會加上以電容器為主的濾波器，以降低電壓漣波。

二、降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)湓韴D分析

圖1是非同步降壓轉(zhuǎn)換器的原理圖。降壓轉(zhuǎn)換器將其輸入電壓降低為較低的輸出電壓。當(dāng)開關(guān)Q1導(dǎo)通時，能量轉(zhuǎn)移到輸出端。

圖1：非同步降壓轉(zhuǎn)換器原理圖

公式1計算占空比：

公式2計算最大金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）應(yīng)力：

公式3給出了最大二極管應(yīng)力：

其中Vin是輸入電壓，Vout是輸出電壓，Vf是二極管正向電壓。

與線性穩(wěn)壓器或低壓差穩(wěn)壓器（LDO）相比，輸入電壓和輸出電壓之間的差異越大，降壓轉(zhuǎn)換器的效率就越高。

盡管降壓轉(zhuǎn)換器在輸入端具有脈沖電流，但由于的電感 - 電容（LC）濾波器位于轉(zhuǎn)換器的輸出端，輸出電流是連續(xù)的。結(jié)果，與輸出端的紋波相比，反射到輸入端的電壓紋波將會更大。

對于占空比小且輸出電流大于3A的降壓轉(zhuǎn)換器，建議使用同步整流器。如果您的電源需要大于30A的輸出電流，建議使用多相或交錯功率級，因為這樣可以最大限度地減少組件的應(yīng)力，在多個功率級之間分散產(chǎn)生的熱量，并減少轉(zhuǎn)換器輸入端的反射紋波。

使用N-FET時會造成占空比受限，因為自舉電容需要在每個開關(guān)循環(huán)進(jìn)行再充電。在這種情況下，最大占空比在95-99％的范圍內(nèi)。

降壓轉(zhuǎn)換器通常具有良好的動態(tài)特性，因為它們?yōu)檎蛲負(fù)浣Y(jié)構(gòu)?？蓪崿F(xiàn)的帶寬取決于誤差放大器的質(zhì)量和所選擇的開關(guān)頻率。

圖2至圖7顯示了非同步降壓轉(zhuǎn)換器中FET、二極管和電感器在連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）下的電壓和電流波形。

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