趣谈降压式开关电源电路原理图

如果说电子设备是一个小世界,那么电源就是这个世界的“能量分配员”,而降压式开关电源,就是那个能把高压“大份饭”,高效分成低压“小份餐”的“能量厨师”。你提供的这张电路图,就是这位“厨师”的工作间,今天我们就用打工的视角,聊聊它是怎么用最少的工具,做出稳定又美味的“能量餐”的。

先介绍一下这个工作间里的核心成员:VT1是“掌勺大厨”,由基极的脉冲信号指挥,控制着“食材”(能量)的进出节奏;电感L是“保温锅”,既能在开饭时把能量存起来,也能在休息时继续给客户“保温供餐”;续流二极管VD1是“备用通道”,当大厨休息时,帮保温锅里的能量找到继续流向客户的路;电容C是“备餐间”,把能量过滤得更平滑,给客户提供口感更好的“能量餐”;RL就是等着吃饭的“客户”,需要稳定的低压能量才能干活。

工作的过程分为两个阶段,就像厨师的“备餐时间”和“保温时间”。第一阶段是大厨掌勺(开关导通):当VT1收到“开工”信号时,闸门打开,高压“大份食材”(输入电压U1)直接送到电感L这个“保温锅”里。此时,VD1这个备用通道被反向偏置,处于关闭状态。能量一边直接流向客户RL,一边给电感L加热,让它储存能量,同时也给电容C这个备餐间补充库存。这个阶段,客户能吃到新鲜的能量,保温锅也被装满了。

第二阶段是大厨休息(开关截止):当VT1收到“停工”信号时,闸门关闭,高压食材的供应被切断。但客户不能断餐,此时,保温锅L里储存的能量就派上用场了。为了不让锅里的能量消失,电感L会产生一个反向的“保温压力”,让续流二极管VD1这个备用通道打开,锅里的能量通过VD1继续流向客户RL和备餐间C。这个阶段,虽然大厨休息了,但客户依然能吃到稳定的能量,直到下一轮开工。

整个过程的关键,就是大厨的“开工时间”——也就是开关管的占空比。开工时间越长,保温锅装的能量就越多,客户分到的“餐”就越多,输出电压也就越高;反之,开工时间越短,输出电压越低。所以,只要调整大厨的开工节奏,就能精准控制给客户的“饭量”,这就是降压电源能灵活调节电压的秘密。

别看这个工作间的工具不多,它的效率却很高,几乎没有浪费。不像以前的“老厨师”(线性稳压器),只能靠倒掉多余的能量来降压,既浪费又发热,这位“开关厨师”靠“存起来再慢慢给”的方式,几乎把所有能量都送到了客户手里,效率能达到90%以上。它也因此成为了现代电子设备中最受欢迎的“能量厨师”,从手机充电器到单片机开发板,到处都能看到它忙碌的身影。