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开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS)

作者:[db:作者] 时间:2025/03/07 点击:

多年来,线性电压集成电路稳压器始终是电源计划的基本,由于它们可能供给连续且稳固的牢固电压输出。本文援用地点:对公用的开关形式电源,线性稳压器平日比由分破元件(如齐纳二极管跟电阻、晶体管乃至运算缩小器)构成的等效稳压电路更高效且更易于应用。现在最风行的线性跟牢固输出电压稳压器范例是78系列正输出电压稳压器跟79系列负输出电压稳压器。这两种互补的稳压器可能发生准确且稳固的电压输出,范畴从约5伏到24伏,实用于很多电子电路。这些三端牢固电压稳压器品种单一,每种都内置了电压调理跟限流电路。这使得咱们能够创立多种差别的电源轨跟输出,无论是单电源仍是双电源,都实用于年夜少数电子电路跟利用。别的,另有可变电压线性稳压器,可能供给从濒临零到略低于其最年夜输出电压的持续可调输出电压。年夜少数直流电源由年夜型且粗笨的降压变压器、二极管整流器(全波或半波)以及滤波电路构成,以去除整流后直流电中的纹波,从而发生腻滑的直流输出电压。别的,能够应用某种情势的线性或开关稳压电路来确保在差别负载前提下电源输出电压的准确调理。典范的直流电源构造如下:**典范直流电源** 这些典范的电源计划包括一个年夜型变压器(还供给输入跟输出之间的断绝)跟一个串联稳压电路。稳压电路能够由单个齐纳二极管或三端线性串联稳压器构成,以发生所需的输出电压。线性稳压器的长处是电源电路只要要一个输入电容、输出电容跟一些反应电阻来设置输出电压。线性稳压器经由过程在输入跟输出之间串联一个连续导通的晶体管来发生稳固的直流输出,晶体管在其电流-电压特征的线性地区任务(因而得名)。因而,晶体管更像是一个可变电阻,一直调剂本身以保持准确的输出电压。斟酌以下简略的串联晶体管稳压电路:**串联晶体管稳压电路** 这个简略的射极追随器稳压电路由一个NPN晶体管跟一个直流偏置电压构成,用于设置所需的输出电压。因为射极追随器电路存在单元电压增益,经由过程在晶体管基极施加适合的偏置电压,能够从发射极其子取得稳固的输出。因为晶体管供给电流增益,输出负载电流将远高于基极电流,假如应用达林顿晶体管设置,电流会更高。别的,只有输入电压充足高以取得所需的输出电压,输出电压就由晶体管的基极电压把持。在本例中,基极电压为5.7伏,以发生5伏的输出电压,由于基极跟发射极之间的晶体管压降约为0.7伏。依据基极电压的值,能够取得任何发射极输出电压值。固然这个简略的串联稳压电路能够任务,但其毛病是串联晶体管连续偏置在线性地区,以热量的情势耗散功率。因为全部负载电流必需经由过程串联晶体管,这招致效力低下,挥霍了V*I功率,并在晶体管四周连续发生热量。别的,串联稳压器的一个毛病是它们的最年夜持续输出电流额外值平日仅限于多少安培阁下,因而平日用于须要低功率输出的利用。当须要更高的输出电压或电流时,平日的做法是应用开关稳压器,平日称为开关形式电源,将市电电压转换为所需的高功率输出。开关形式电源正变得越来越广泛,并在年夜少数情形下代替了传统的线性交换到直流电源,以增加功耗、散热以及尺寸跟分量。开关形式电源当初普遍利用于年夜少数团体电脑、功率缩小器、电视、直流电机驱动器等须要高效电源的装备中,由于开关形式电源技巧正日益成熟。依据界说,开关形式电源是一种应用半导体开关技巧而非尺度线性方式来供给所需输出电压的电源。基础的开关转换器由功率开关级跟把持电路构成。功率开关级履行从电路输入电压VIN到输出电压VOUT的功率转换,包含输出滤波。开关形式电源的重要上风是其比尺度线性稳压器更高的效力,这是经由过程外部将晶体管(或功率MOSFET)在“开”状况(饱跟)跟“关”状况(停止)之间切换来实现的,这两种状况都发生较低的功率耗散。这象征着当开关晶体管完整“开”并导通电流时,其两头的电压降处于最小值;当晶体管完整“关”时,不电流流过。因而,晶体管就像一个幻想的开关。与仅供给降压电压调理的线性稳压器差别,开关形式电源能够应用三种基础开关形式电路拓扑中的一种或多种来供给降压、升压跟输入电压的反转:降压(Buck)、升压(Boost)跟降压-升压(Buck-Boost)。这些称号指的是晶体管开关、电感跟腻滑电容在基础SMPS电路中的衔接方法。**降压开关形式电源** 降压开关稳压器是一种开关形式电源电路,旨在高效地将直流电压从较高电压下降到较低电压,即它减去或“降压”电源电压,从而在不转变极性的情形降落低输出真个可用电压。换句话说,降压开关稳压器是一种降压稳压电路,比方,降压转换器能够将+12伏转换为+5伏。降压开关稳压器是一种直流到直流转换器,是最简略且最受欢送的开关稳压器范例。在开关形式电源设置中应用时,降压开关稳压器应用串联晶体管或功率MOSFET(幻想情形下是绝缘栅双极晶体管,IGBT)作为其重要开关器件,如下所示。**降压开关稳压器** 

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