buck降压式开关电源(开关电源中BUCK降压电路)

在此之前,我们先来看看板载线性电源,一般都是低压小功率的。

常用的LDO芯片有:1.8V、2.5V、3.3V、5V、12V、24V。

此时,如果有高电压,例如56V,则必须通过LDO来实现,这需要多级降压。否则芯片会承受过大的电压差,导致芯片过热损坏。如果考虑成本,可以使用分立器件来构建LDO。

分立结构所需器件:稳压器、三极管、电阻、电容(高压稳压器:精度差、一致性差、发热严重)如图所示为分立LDO:

在这个图中,输出电压由稳压二极管减去三极管PN结的压降调节,有三个带负载能力的二极管,决定了IC电流越大,所能带的负载就越大(即消耗电流大的负载)。R1的值是(VCC-Vz)/2mA,因为如果调压器正常工作,通过它的电流通常是2mA左右。比如12-6.2=5.8V 5.8V/1K=5.8mA2mA可以让稳压器正常工作。C1和C2是两种传统的滤波电容。

采用集成LDO的优点是:纹波小,精度高,电路简单。因此,LDO经常出现在一般的单片机电路中。当单片机需要在大电压下工作时,需要考虑大电压差和功耗的问题:应采用前级分立LDO后级集成LDO或前级降压后级集成LDO。

当输入电压真的很高的时候:比如几十V或者几百V,这个时候就要用到BUCK buck电路,LDO已经可以帮忙了。

巴克巴克

开关电源优点:效率高,输入电压范围宽,带载能力强(反激式开关电源输出电流更高,带载能力更强)。

那么什么时候使用BUCK降压电路比较合适呢?

输入电压,输出低电压

高效率

水流不是很大。

不是绝对的。只能说大部分场合都可以这么玩~,用反激的太浪费了(我也不太懂~ ~ ~哈哈哈)

有人问:如果BUCK直接出来,3.3V能给MCU供电吗?

当然可以!仅限于要求不高的场合。可能存在哪些问题?

BUCK电路开关载波在输出电容上含有纹波,如果单片机对电压或电流进行高精度采样,可能会影响采样。

如果降压器降压损坏,降压器输入高电压,输出等于输入。如果微控制器没有保护措施,会直接损坏。这就是为什么使用前降压和后集成LDO。

所以这里的建议是:如果不直接用,后期加一个一级LDO,精度、纹波、安全性都会有很大提高,而且低压集成LDO价格也不贵。

打开和关闭电源就像输送能量。相同的能量,在高开关频率下,可以用小载波快速移动,而在低频率下,可以缓慢移动。载体需要量大,成本会相对高一些。

那么我们就知道,承载能量的元件有电容和电感。

如图:(我随机取的参数)

如果A端有电流要充电,C1上的电压可以累积,L1可以防止C1上的浪涌电流。但如果此时保持供电,L1会有效抑制浪涌电流,电流会从0缓慢上升。最终,L1可能会饱和,电感可能会损坏。-个人理解,仅供参考。

这时,你需要一个开关,如图所示:

但是,L1的端子不能突然改变,如果突然打开,电感器可能会损坏。由于电感的特性,当它断开时,会感应出左负右正的电压来抑制电流的减小。在这个过程中,电感两端会产生一个峰值电压,这个峰值电压的幅度取决于关断频率有多快,关断频率越快,幅度越高。但是,开关确实需要关断,此时需要采取措施来抵消或箝位该峰值电压。然后,可以用一个二极管来箝位,这就是所谓的续流。

如图所示:

利用二极管建立续流电路,电流下降相对较小,续流时电流方向保持不变。这里为什么不能用电阻?因为电阻会和电感同时导通,会增加损耗。而且不管电流是否持续都会导通,不符合要求。我们需要的是电感在正常情况下不会导通,电感在其持续电流期间会持续流动,所以我们这里需要一个二极管而不是一个电阻。

既然这个用的是二极管,那我们就来说说这个二极管的选择:

我的选择原则是:

二极管的反向电压应该大于电源电压的120%左右,比如这里的24V,那么至少二极管的反向耐压应该大于28V。

因为续流期间电感电流处于三角波状态,所以D1的峰值电流需要大于电感的峰值电流。

另外,由于电感处于PWM载波状态,需要考虑二极管的恢复时间,以及高压下恢复过快时EMC的影响。如果在高电压下恢复太快,可能无法选择恢复太快的。比如这里24V,肖特基合适。

接下来,我们来看看上面的开关是怎么设计的。这里的电子开关一般有三极管和MOS管。如果后级是电阻负载,输出电流稳定,那么开关管的占空比是恒定的。此时,实际上,最简单的降压电路可以在没有电压负反馈的情况下实现:

由于这里的24V电源是接在开关管上的,所以开关管要通断。所以这里如果选择P管,设计相对N管来说比较简单。

如图所示:

接下来需要讨论P管的前级驱动电路。它将被记录在下一个学习记录中。