開關穩(wěn)壓器工作原理及作用詳解-KIA MOS管

開關穩(wěn)壓器原理

開關穩(wěn)壓器通過控制晶體管在ON狀態(tài)、OFF狀態(tài)之間切換（開關動作），配合能量存儲元件（如電容或電感），調(diào)節(jié)輸出電壓的穩(wěn)定性。

開關穩(wěn)壓器工作原理基于負反饋控制機制和脈沖寬度調(diào)制（PWM)技術(shù)。

開關穩(wěn)壓電路原理圖

開關穩(wěn)壓器通過高頻開關管（如MOSFET）周期性導通/關斷，配合電感和電容儲能，實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。核心是能量斷續(xù)傳遞，利用脈沖寬度調(diào)制（PWM）或脈沖頻率調(diào)制（PFM）控制輸出電壓。

核心結(jié)構(gòu)

開關管：MOSFET（同步整流方案中可能包含上下管）。

電感與電容：用于儲能和濾波。

控制電路：PWM控制器、誤差放大器和反饋網(wǎng)絡。

續(xù)流二極管/同步整流管：在開關管關斷時為電感提供續(xù)流路徑。

優(yōu)點

高效率：尤其適合大壓差、大電流場景（如24V→5V效率可達90%）。

靈活拓撲：支持升壓、降壓、升降壓和負壓輸出。

低發(fā)熱：損耗主要為開關和導通損耗，散熱壓力小。

缺點

高噪聲：開關動作導致EMI和輸出紋波（需濾波和Layout優(yōu)化）。

設計復雜：需計算電感值、環(huán)路穩(wěn)定性，并優(yōu)化PCB布局。

成本較高：高頻電感和MOSFET增加成本。

開關穩(wěn)壓器工作原理步驟

開關穩(wěn)壓器內(nèi)部包含誤差放大器、PWM控制器及功率開關元件（如晶體管或MOSFET)。工作時，誤差放大器持續(xù)比較輸出電壓與基準電壓的差異，并通過PWM信號動態(tài)調(diào)整功率元件的導通時長。

反饋調(diào)節(jié)：通過電阻分壓網(wǎng)絡采樣輸出電壓，與基準電壓（通常由帶隙基準源產(chǎn)生）比較，生成誤差信號。

PWM控制：誤差信號驅(qū)動PWM模塊，調(diào)整開關管的通斷比例（占空比），從而改變輸出電壓。例如，當輸出電壓偏低時，PWM會增加高電平時長；偏高時則減少通斷時間。

能量存儲：電容或電感在開關管導通時儲能，斷電時釋放能量，平滑脈動電壓。

開關穩(wěn)壓器的作用

穩(wěn)定輸出電壓開關穩(wěn)壓器的作用是通過高頻開關技術(shù)實現(xiàn)電能的高效轉(zhuǎn)換與精確穩(wěn)壓，為各類電子設備提供穩(wěn)定可靠的電源輸出。

1.閉環(huán)反饋控制：通過誤差放大器實時監(jiān)測輸出電壓與基準電壓差值，利用PWM或PFM技術(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)開關通斷時間比例。

2.能量動態(tài)調(diào)節(jié)：開關導通時電感儲存能量，關斷時釋放能量至負載。配合電容濾波實現(xiàn)平滑電流輸出。

開關穩(wěn)壓器適用于高效率、大功率需求場景，如工業(yè)設備、消費電子充電設備等。

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