开关稳压器基础思维导图

开关稳压器基础，开关稳压器是通过控制晶体管在ON状态、OFF状态之间切换（开关动作）使输出电压保持稳定。 晶体管完全处于ON状态时，Vce（sat）<=1V，晶体管的集电极-发射极电压Vce很小。

开关稳压器基础

• 降压转换器（Buck）
• 升压转换器（Boost）
• 降压-升压转换器（Buck-Boost）
• 反激变换器（Flyback）
  • 由Buck-Boost演化而来，将电感变成一个隔离变压器
  • 优点
    • 采用一个耦合电感器来充当隔离变压器并储能
    • 不需要采用单独的输出电感器
    • 输入输出地隔离
    • 采用最简单的拓扑，最少的功率组件，成本低
    • 利用占空比和匝数比来实现电压的降低或提升
    • 易于实现多输出
    • 最适合较低功率级别(<150W)
  • 缺点
    • 高输入纹波电流
    • 高输出纹波电流
    • 环路带宽可能受限于右半平面（RHP）零点
    • 子主题
    • 子主题
  • 反激变压器要求
    • 尽可能高电感
    • 满载时不要磁饱和
    • 尺寸尽可能小
    • 损耗尽可能小
  • 子主题
  • 子主题
  • 子主题
• 正激变换器（Forward）
  • 由Buck演化而来，开关管右边插入一个隔离变压器
  • • 下图Nr为磁复位辅助电感，防止磁芯饱和
  • 输入滤波：中等，脉冲；输出滤波：电感低连续电流；效率中等；成本中等；
• 隔离式/非隔离式
  • 非隔离式结构
    • 类型：Buck， Boost，Buck-Boost
    • 优点：结构简单，体积小，成本低，输出电压调节范围宽
    • 缺点：触电风险，抗雷击差，不能输出与输入相等电压
  • 隔离式结构
    • 类型：反激式，正激式，推挽式，半桥式，全桥式
    • 优点：保护人员，设备免遭伤害，抗噪声能力好，接地隔离
    • 缺点：体积较大，或同等体积功率小
• 同步/非同步
  • 同步
    • 采用通态电阻极低的功率MOSFET取代整流二极管，以降低整流损耗
    • 优点：效率高，压降低，避免肖特基势垒电压造成的死区电压
    • 缺点：需额外的控制电路，成本高
  • 非同步
    • 只有一个上管
    • 优点：二极管正向压降稳定，便宜，电路简单，可靠性高
    • 缺点：效率低，但输出电压高的时候可以用
• 调制模式
  • 脉宽调制（PWM）
    • 固定频率振荡器，恒定频率，可变的占空比
    • 优点
      • 中等或重负载条件下可实现良好的效率
      • 开关频率由PWM斜波信号频率设定
    • 缺点
      • 轻载时效率不高
      • 快速瞬态响应和高稳定性需要仰仗上佳的补偿网络设计
  • 脉冲频率调制（PFM)
    • 可变频率时钟，恒定导通或关闭时间
    • PFM：在轻负载时，PWM转换器自动调节至低功耗模式
    • 本质上是一个间歇式的接通和关断的PWM
    • 优点
      • 轻载时可实现较高效率
      • 无需补偿器
      • 易于实现，允许使用多种电感器
    • 缺点
      • EMI频谱散布在所有频点上难以消除
      • 可听噪声
• 控制器/稳压器
  • 控制器：外置MOS管，适合>3A，可扩展，占面积
  • 稳压器：内置MOS管，适合<3A，面积小，需要散热
• 主要特点
  • 非线性输出：传输器件开关（场效应管），每个周期开或者关
  • 储能元件：电感器或者电容器
  • 多种拓扑：可升压也可降压甚至反相
  • 优点：输入电压宽，高效率，高功率密度，低功耗，提供隔离（变压器）
  • 缺点：EMI,瞬态响应慢，输出纹波和噪声
  • 效率：
• 简易模型