一個基本的直流-直流轉(zhuǎn)換器由從負載轉(zhuǎn)移到能量存儲設(shè)備(如電感器或電容器)的能量通過像晶體管或二極管這樣的開關(guān)組成。它們可以用作線性穩(wěn)壓器或開關(guān)模式穩(wěn)壓器。在線性電壓調(diào)節(jié)器中,晶體管的基極電壓由控制電路驅(qū)動以獲得期望的輸出電壓。在開關(guān)模式調(diào)節(jié)器中,晶體管被用作開關(guān)。在降壓轉(zhuǎn)換器或降壓轉(zhuǎn)換器中,當開關(guān)閉合時,電感器允許電流流向負載,當開關(guān)打開時,電感器將存儲的能量提供給負載。
直流轉(zhuǎn)換器的定義:
將一個范圍或固定值的直流電壓變換為另一個可變或固定值的直流電壓的電氣裝置統(tǒng)稱為直流轉(zhuǎn)換器。其他概念:將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓的電氣設(shè)備;轉(zhuǎn)變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。
電子型轉(zhuǎn)換器:
實際應(yīng)用的電子式直流轉(zhuǎn)換器會使用開關(guān)切換的技術(shù)。直流-直流的開關(guān)電源可以將能量暫時儲存,再透過輸出電壓釋放,可以將直流電壓轉(zhuǎn)換為較高或是較低電壓的直流電。能量的儲存可以儲存在電場(電容器)或是磁場(電感器或是變壓器)。這種轉(zhuǎn)換方式可以昇壓也可以降壓,切換式的轉(zhuǎn)換效率可以到75%~98%,比線性電壓調(diào)節(jié)器(會將不需要的能量以熱的方式消耗)的效率要好。為了效率考量,其中的半導體元件開啟或關(guān)閉的速度要相當快,不過因為有快速的暫態(tài),加上電路布局上會有的雜散元件,讓電路的設(shè)計更有挑戰(zhàn)性。開關(guān)電源的率減少了散熱片的大小或體積,也提升了便攜式設(shè)備用電池供電時,可以運作的時間。在1980年代后期,因為功率級場效應(yīng)管的出現(xiàn),可以在較高頻率下有比功率級雙極性晶體管更低的切換損失,因此效率也可以進一步的提升,而且場效應(yīng)管的驅(qū)動電路也比較簡單。 另一個開關(guān)電源的重要突破是用功率級場效應(yīng)管的同步整流技術(shù)代替飛輪二極管,其導通電路較低,也可以降低切換損失。在功率半導體廣為應(yīng)用之前,低功率的直流-直流同步整流器中包括一個機電式的震蕩器,震蕩后的電透過降壓變壓器,輸出給真空管、半導體整流器、或是和震蕩器連接的同步整流器。
直流轉(zhuǎn)換器利用線性電路是可以從較高直流電壓中產(chǎn)生較低的電壓,甚至使用電阻分壓也有類似效果。但這些方式會將多余的能量以熱的方式消耗,效率不佳。一直到后來固態(tài)切換電路出現(xiàn)后,才有效率較高的直流-直流轉(zhuǎn)換器。
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