我們仍然使用MC34063芯片,來設計一個DC-DC降壓電路,實現直流12V轉5V。
Buck變換器
Buck變換器是開關電源基本拓撲結構的一種,Buck變換器又稱爲降壓變換器,是一種對輸入電壓進行降壓變換的直流斬波器,其輸出電壓低於輸入電壓。
Buck變換器與Boost變換器使用的器件完全一樣,只不過連接方式不太一樣。Buck電路是正激類型,在開關管導通的時候,能量可以傳遞到輸出端。
圖 Buck變換器原理圖
當開關管Q導通時,儲能電感L充電,由Vin提供的電流爲電容C充電。電容C維持着輸出電壓。電流方向如下圖所示。此時續流二極管D不工作。開關管的工作頻率是很高的,此時如果把電容與電感看做LC濾波電路也是可以的。
當開關管斷開的時候,儲能電感通過續流二極管放電。電感在自身電壓高於電容時爲電容充電。電容C維持着輸出電壓,隨着電容自身電荷量的減小,輸出電壓也會逐漸降低。電流方向如下圖所示。
圖 開關管斷開時的等效電路
續流二極管可採用正向導通電壓較低的肖特基二極管,以減小損耗。也可以使用MOS管代替續流二極管,進一步降低損耗。
Buck降壓電路
我們仍使用MC34063芯片來實現Buck降壓電路。與Boost升壓電路類似,Buck降壓電路也需要5腳外接採樣電路,用於檢測輸出電壓是否達到設定值。
圖 Buck降壓電路原理圖
輸出電壓將影響第5腳“比較器反相輸入”的電壓。如果5腳的電壓小於1.25V,芯片內部的比較器、振盪器、與門、RS觸發器會經過一系列配合,使1腳與2腳斷開,電感放電,爲電容充電。電容儲存的電荷維持輸出電壓,所以輸出電壓會降低。如果5腳的電壓大於1.25V,1腳與2腳閉合,爲電感與電容充電。可見,爲採樣電路選擇合適的分壓電阻可以確定輸出電壓的值。
圖中的L2與C4是LC濾波電路,目的是提高電源質量,消除電感放電瞬間,電壓急速上升帶來的毛刺。
Buck電路開關管與輸出波形對比
下圖是芯片2腳電壓(黃色,表示爲Vsw)與輸出電壓的波形,可以分析出,開關閉合時Vsw與Vout上升,一段時間以後開關斷開,Vsw電壓極速下降,甚至達到負值。電感爲電容充電,Vout緩慢下降。