DC_DC电路转换原理(含计算方式)
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dc-dc变换器原理
DC-DC变换器是一种电力电子设备,它可以将直流电压转换为不同电压等级的直流电压输出。
其工作原理基于电感和电容的储能特性。
当输入电压施加在变换器的输入端口上时,输入电流开始流过电感。
由于电感的特性,电流变化率有限,电感中的电能会增加。
然后,输入电压被关闭,使电感的磁场崩溃,导致电感中的电流减小。
由于电感的自感特性,电压会增加,从而产生一个与输入电压不同的输出电压。
在DC-DC变换器中,电容被用于平滑输出电压。
当电感储能结束时,电容开始释放其储存的能量,以供应输出负载。
通过控制开关频率和占空比,可以实现对输出电压的调节。
DC-DC变换器还运用了反馈控制系统,通过监测输出电压与期望电压之间的差异来调整开关频率和占空比,从而实现对输出电压的稳定控制。
多种DC-DC变换器拓扑结构和控制策略被用于不同应用场景中,以满足不同的功率转换需求和效率要求。
总之,DC-DC变换器利用电感和电容的储能特性,通过控制开关操作,实现对直流电压的转换和稳定调节。
这使得它在许多电子设备中得到广泛应用,如电源适配器、电动汽车、太阳能系统等。
DC/DC是指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,也称为直流斩波器。
这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制。
1.DC/DC是什么意思同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。
直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
2.DC/DC变换器工作原理一:DC-DC转换器一般由控制芯片,电感线圈,二极管,三极管,电容器构成。
在讨论DC-DC转换器的性能时,如果单针对控制芯片,是不能判断其优劣的。
其外围电路的元器件特性,和基板的布线方式等,能改变电源电路的性能,因此,应进行综合判断。
二:调制方式1:PFM(脉冲频率调制方式)开关脉冲宽度一定,通过改变脉冲输出的频率,使输出电压达到稳定。
2:PWM(脉冲宽度调制方式)开关脉冲的频率一定,通过改变脉冲输出宽度,使输出电压达到稳定。
三:通常情况下,采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。
PWM的频率,PFM的占空比的选择方法。
3.DC/DC变换器的作用DC/DC转换器可以通过可控开关(MOSFET等)进行高频开关的动作,将输入的电能储存在电容(感)里,当开关断开时,电能再释放给负载,提供能量。
DC表示的是直流电源,诸如干电池或车载电池之类。
家庭用的220V电源是交流电源(AC)。
若通过一个转换器能将一个直流电压(3.0V)转换成其他的直流电压(1.5V或5.0V),我们称这个转换器为DC-DC转换器,或称之为开关电源或开关调整器。
DC/DC转换器分为三类:升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC 转换器。
电荷泵为容性储能DC/DC产品,可以进行升压,也可以作为降压使用,还可以进行反压输出。
电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。
直流-直流变换器(DC/DC)变换器广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域,涉及到国民经济的各行各业。
DC/DC变换器的典型电路结构最基本的斩波电路如图1所示,斩波器负载为R。
当开关S合上时,UOUT=UR=UIN,并持t1时间。
当开关切断时UOUT=UR=0,并持续莎2时间,T=t1+t2为斩波器的工作周期,斩波器的输出波形如图1(b)所示。
定义斩波器的占空比D=t1/T,t1,为斩波器导通时间,T为通断周期。
通常斩波器的工作方式有两种:一是脉宽调制工作方式,即维持t1不变,改变T;二是脉频调制工作方式,即维持T不变,改变t1。
当占空比D从0变到1时,输出电压的平均值从零变到UIN,其等效电阻也随着D而变化。
图1 降压斩波电路原理在高频稳压开关电源的设计中,普遍采用的是脉宽调制方式。
因为频率调制方式容易产生谐波干扰,而且其滤波器设计也比较困难。
(1)降压式(Buck)DC/DC变换器如图1所示的直流变换器在使用时的输出纹波较大,为降低输出纹波,可在输出端接入电感L、电容C,如图2所示。
图中的VD1为续流二极管。
降压(Buck)式变换器的输出电压平均值UOUT总是小于输入电压UIN。
电路中通过电感的电流(iL)是否连续,取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。
图2 降压式(Buck)变换器当电路工作频率较高时,若电感和电容量足够大并为理想元件,则电路进入稳态后,可以认为输出电压为常数。
当晶体管VT1导通时,电感中的电流呈线性上升,因而有式中,ton为晶体管导通时间;iOUT(max)为输出电流的最大值;iOUT(min)为输出电流的最小值;Δion为晶体管导通时间内的输出电流变量。
当晶体管截止时,电感中的电流不能突变,电感上的感应电动势使二极管导通,这时式中,toff为晶体管截止时间;Δioff为晶体管截止时间内的输出电流变量。
在稳态时式中,Δi为输出电流变量。
因为电感滤波保持了直流分量,消除了谐波分量,故输出电流平均值为式中,R为负载电阻。
(2)升压式(Boost)DC/DC变换器图3为升压式DC/DC变换器,它由功率晶体管VT1、储能电感L、二极管VD1及滤波电容C组成。
dc-dc变换原理
DC-DC变换器是一种电子设备,用于将直流(DC)电压转换为另一种直流电压。
这种转换器在许多电子设备中都有广泛的应用,例如在电源适配器、电动汽车、太阳能系统和通信设备中都可以看到它们的身影。
DC-DC变换器的工作原理基于电感和电容的原理,通过精确控制开关管的导通和截止来实现输入电压到输出电压的变换。
DC-DC变换器的基本工作原理是利用电感和电容储存和释放能量,从而实现电压的升降。
当输入电压施加到变换器上时,开关管周期性地开关,这导致电感和电容中的能量储存和释放。
通过调整开关管的占空比和频率,可以实现对输出电压的精确控制。
在一个典型的升压型DC-DC变换器中,当开关管导通时,电流会通过电感和负载,从而储存能量。
当开关管截止时,电感中的储能会释放,从而提供给负载。
通过控制开关管的导通和截止时间,可以实现输出电压的精确控制。
相比于线性稳压器,DC-DC变换器具有更高的效率和更小的体积。
这使得它们在需要高效能转换和对电源体积要求严格的场合中
得到广泛应用。
总之,DC-DC变换器是一种非常重要的电子设备,它通过精确控制电感和电容的能量储存和释放,实现了输入电压到输出电压的精确变换。
在现代电子设备中,它们的应用已经变得非常普遍,为我们的生活带来了诸多便利。
DC-DC升压(BOOST)电路原理BOOST升压电路中:电感的作用:是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件,当MOS开关管闭合后,电感将电能转换为磁场能储存起来,当MOS断开后电感将储存的磁场能转换为电场能,且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载,由于这个电压是输入电源电压和电感的磁砀能转换为电能的叠加后形成的,所以输出电压高于输入电压,既升压过程的完成;肖特基二极管主要起隔离作用,即在MOS开关管闭合时,肖特基二极管的正极电压比负极电压低,此时二极管反偏截止,使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电;因在MOS管断开时,两种叠加后的能量通过二极向负载供电,此时二极管正向导通,要求其正向压降越小越好,尽量使更多的能量供给到负载端!!在图2所示的实际电路中,带集成功率MOSFET的IC代替了机械开关,MOSFET的开、关由脉宽调制(PWM)电路控制。
输出电压始终由PWM占空比决定,占空比为50%时,输出电压为输入电压的两倍。
将电压提高一倍会使输入电流大小达到输出电流的两倍,对实际的有损耗电路,输入电流还要稍高。
电感值如何影响电感型升压转换器的性能?因为电感值影响输入和输出纹波电压和电流,所以电感的选择是感性电压转换器设计的关键。
等效串联电阻值低的电感,其功率转换效率最佳。
要对电感饱和电流额定值进行选择,使其大于电路的稳态电感电流峰值。
电感型升压转换器IC电路输出二极管选择的原则是什么?升压转换器要选快速肖特基整流二极管。
与普通二极管相比,肖特基二极管正向压降小,使其功耗低并且效率高。
肖特基二极管平均电流额定值应大于电路最大输出电压.怎样选择电感型升压转换器IC电路的输入电容?升压调节器的输入为三角形电压波形,因此要求输入电容必须减小输入纹波和噪声。
纹波的幅度与输入电容值的大小成反比,也就是说,电容容量越大,纹波越小。
如果转换器负载变化很小,并且输出电流小,使用小容量输入电容也很安全。
影响开关模式、DC-DC转换器效率的主要原因(转)2010-04-07 16:55影响开关模式、DC-DC转换器效率的主要因,本文详细介绍了开关电源(SMPS)中各个元器件损耗的计算和预测技术,并讨论了提高开关调节器效率的相关技术和特点。
概述效率是任何开关电源(SMPS)的重要指标,特别是便携式产品,延长电池使用寿命是一项关键的设计目标。
对于空间受限的设计或者是无法投入成本解决功率耗散问题的产品,高效率也是改善系统热管理的必要因素。
SMPS设计中,为获得最高转换效率,工程师必须了解转换电路中产生损耗的机制,以寻求降低损耗的途径。
另外,工程师还要熟悉SMPS IC的各种特点,以选择最合适的芯片来达到高效指标。
本文介绍了影响开关电源效率的基本因素,可以以此作为新设计的准则。
我们将从一般性介绍开始,然后针对特定的开关元件的损耗进行讨论。
效率估计能量转换系统必定存在能耗,虽然实际应用中无法获得100%的转换效率,但是,一个高质量的电源效率可以达到非常高的水平,效率接近95%。
绝大多数电源IC的工作效率可以在特定的工作条件下测得,数据资料中给出了这些参数。
Maxim的数据资料给出了实际测试得到的数据,其他厂商也会给出实际测量的结果,但我们只能对我们自己的数据担保。
图1给出了一个SMPS降压转换器的电路实例,转换效率可以达到97%,即使在轻载时也能保持较高效率。
采用什么秘诀才能达到如此高的效率?我们最好从了解SMPS损耗的公共问题开始,开关电源的损耗大部分来自开关器件(MOSFET和二极管),另外小部分损耗来自电感和电容。
但是,如果使用非常廉价的电感和电容(具有较高电阻),将会导致损耗明显增大。
选择IC时,需要考虑控制器的架构和内部元件,以期获得高效指标。
例如,图1采用了多种方法来降低损耗,其中包括:同步整流,芯片内部集成低导通电阻的MOSFET,低静态电流和跳脉冲控制模式。
我们将在本文展开讨论这些措施带来的好处。
dc dc电源原理图
根据您的要求,为避免文中有标题相同的文字,以下是一份简化的DC DC电源原理图解释:
电源原理图如下:
[图1]
该电源原理图展示了一个基本的DC DC电源电路。
在这个电路中,输入电源通过开关电源转换器(Switching Converter)被转换为所需的输出电压。
该电路由以下主要部分组成:
1. 输入电源(Vin):输入电源是电路的供电来源。
它可以是直流电源或其他类型的电源。
输入电源的电压通常会经过滤波电路进行滤波以去除电源中的噪声和杂波。
2. 整流电路(Rectifier Circuit):整流电路将输入电源转换为脉冲电流。
它通常由一组二极管组成,可以将输入电源的交流部分转换为直流电压。
3. 滤波电路(Filter Circuit):滤波电路通过使用电容器和电感器来进行滤波,以去除电源中的纹波和噪声。
滤波电路的作用是确保输出电压平稳且不受干扰。
4. 开关电源转换器(Switching Converter):开关电源转换器是DC DC电源的核心部分。
它通过周期性调整开关管的通断
状态来将输入电压转换为所需的输出电压。
开关电源转换器通常由开关管、电感器和电容器组成。
5. 输出电压(Vout):输出电压是经过开关电源转换器变换后得到的电压。
输出电压的大小和稳定性是根据设计要求和控制开关电源转换器的参数来确定的。
请注意,由于没有具体的标题,上述描述涵盖了整个DC DC 电源原理图的主要内容,以便更好地理解电路的工作原理。
充电宝工作原理
充电宝工作原理的基本原理是将电能通过电池储存,然后通过DC/DC(直流/直流)转换电路将储存的直流电能转换为手机
等设备所需的电压和电流。
具体的工作原理如下:
1. 输入电源:充电宝的输入端接受外部电源供电,通常是通过电源适配器或USB接口连接到交流电源或其他电源设备。
2. 充电电路:输入电源通过充电电路给电池充电,充电电路通常会对电池进行过电流、过压、过热等保护措施,以保证充电的安全性。
3. 电池储存电能:充电电路将输入电源转换为适合电池充电的直流电,然后将电能储存在充电宝的电池中。
4. 输出电路:当用户需要给手机或其他设备充电时,充电宝的输出电路会将储存的电能转换为适合设备充电的电压和电流。
5. DC/DC转换电路:输出电路通常包含一个DC/DC转换电路,用于将电能从电池中储存的直流电转换为设备需要的直流电。
DC/DC转换电路通常会根据设备的充电需求,控制电压输出
稳定在合适的范围,并匹配设备的电流需求。
6. 充电保护:充电宝通常还会具备过充保护、过放保护、短路保护等保护机制,以确保充电过程中的安全性。
当电池电量过高、过低或出现短路时,充电宝会自动断开充电电路,以避免损坏设备或电池。
通过以上工作原理,充电宝能够将储存的电能转换为设备所需的电能,实现对设备的充电功能。