開關(guān)穩(wěn)壓器工作原理及作用詳解-KIA MOS管

開關(guān)穩(wěn)壓器原理

開關(guān)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(guān)動(dòng)作），配合能量存儲(chǔ)元件（如電容或電感），調(diào)節(jié)輸出電壓的穩(wěn)定性。

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

開關(guān)穩(wěn)壓電路原理圖

開關(guān)穩(wěn)壓器通過高頻開關(guān)管（如MOSFET）周期性導(dǎo)通/關(guān)斷，配合電感和電容儲(chǔ)能，實(shí)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(guān)管：MOSFET（同步整流方案中可能包含上下管）。

電感與電容：用于儲(chǔ)能和濾波。

控制電路：PWM控制器、誤差放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)。

續(xù)流二極管/同步整流管：在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)為電感提供續(xù)流路徑。

優(yōu)點(diǎn)

高效率：尤其適合大壓差、大電流場(chǎng)景（如24V→5V效率可達(dá)90%）。

靈活拓?fù)洌褐С稚龎骸⒔祲骸⑸祲汉拓?fù)壓輸出。

低發(fā)熱：損耗主要為開關(guān)和導(dǎo)通損耗，散熱壓力小。

缺點(diǎn)

高噪聲：開關(guān)動(dòng)作導(dǎo)致EMI和輸出紋波（需濾波和Layout優(yōu)化）。

設(shè)計(jì)復(fù)雜：需計(jì)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(guān)穩(wěn)壓器工作原理步驟

開關(guān)穩(wěn)壓器內(nèi)部包含誤差放大器、PWM控制器及功率開關(guān)元件（如晶體管或MOSFET)。工作時(shí)，誤差放大器持續(xù)比較輸出電壓與基準(zhǔn)電壓的差異，并通過PWM信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整功率元件的導(dǎo)通時(shí)長。

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

PWM控制：誤差信號(hào)驅(qū)動(dòng)PWM模塊，調(diào)整開關(guān)管的通斷比例（占空比），從而改變輸出電壓。例如，當(dāng)輸出電壓偏低時(shí)，PWM會(huì)增加高電平時(shí)長；偏高時(shí)則減少通斷時(shí)間。

能量存儲(chǔ)：電容或電感在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)能，斷電時(shí)釋放能量，平滑脈動(dòng)電壓。

開關(guān)穩(wěn)壓器的作用

穩(wěn)定輸出電壓開關(guān)穩(wěn)壓器的作用是通過高頻開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能的高效轉(zhuǎn)換與精確穩(wěn)壓，為各類電子設(shè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電壓與基準(zhǔn)電壓差值，利用PWM或PFM技術(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)開關(guān)通斷時(shí)間比例。

2.能量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)：開關(guān)導(dǎo)通時(shí)電感儲(chǔ)存能量，關(guān)斷時(shí)釋放能量至負(fù)載。配合電容濾波實(shí)現(xiàn)平滑電流輸出。

開關(guān)穩(wěn)壓器適用于高效率、大功率需求場(chǎng)景，如工業(yè)設(shè)備、消費(fèi)電子充電設(shè)備等。

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