开关电源的类型（非隔离式）

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开关电源的类型（非隔离式）

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降压转换器（降压型开关稳压器）的工作模型

开关电源是一个闭环的控制系统，我们可以把开关电源的电流比喻为水流，输入电容就 是一个高的蓄水池、输出电容是一个小的蓄水池，把一小杯一小杯的水从大水池传送到小水 池，通过控制传送的间隔时间和水杯的水量从而实现小水池固定的水量，当输出的水量低了， 就增加杯子的水量，当输出的水量高了，就减少杯子的水量。

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降压转换器基础（电流和电压波形）

当开关开通的时候，能量从输入向输出传递，电流是斜线上升的，好比模型里杯子的水 往小水池传送；当小水池的水偏高了，开关就关断，这时电感、负载、二极管形成自然的续 流回路，电流开始线性减少；当小水池的水低到一定程度后，重新开始开通开关；通过这样 高频率的开通和关断，就形成一个稳定的输出电压。

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降压转换器拓扑

上图就是一个电路结构，我们可以通过两个电阻的分压采样输出的电压，再经过一个比 较器和基准比较，如果输出小于基准，MOS 管就开通；如果输出大于基准，就关断 MOS 管。
下图是用 LM22670 芯片做的电路示例，这就是一个典型的非同步降压转换器，因为他 下管是用了一个快恢复或者肖特基二极管。为什么要用肖特基呢？因二极管的寄生参数和漏 感会导致在 MOS 管在开通时产生一个高压的震荡，这个震荡最终会导致芯片的 SW 引脚高 压损坏和开关损耗非常大，导致效率很低，所以一般会使用快恢复或者肖特基二极管。

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升压转换器（升压型开关稳压器）

升压转换器也可以用水流的模型来比喻，和降压转换器不同的只是把低处的水流往高处 传送。我们可以用拓扑结构图和波形图来分析。

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升压转换器（电流和电压波形）

左图就是升压转换器(Boost)的拓扑结构，我们前面讲过，电感 L 是一个储能元件，当 开关管导通的时候，输入的电压对电感充电，形成的回路是：输入 Vi→电感 L→开关管 Q； 当开关管关断时，输入的能量和电感能量一起向输出提供能量，形成的回路是：输入 Vi→ 电感 L→二极管 D→电容 C→负载 RL，因此这时候输出的电压肯定就比输入的电压高，从 而实现升压。

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降压-升压转换器（电流和电压波形）

状态一：开关管开通，二极管 D 反向截止，电感器储能，电流回路为：输入 Vin →开关管 Q→
电感器 L；
状态二：开关管关断，二极管 D 正向导通续流，电流回路为：电感器 L→电容 C→负载 RL→
二极管 D；
输出什么时候是升压，什么时候是降压呢？ 我们可以根据公式 Vo=Vin×D/(1-D) 中知 道，当 D=0.5 时，Vo=Vin；当 D＜0.5 时，Vo＜Vin；当 D＞0.5 时，Vo＞Vin。而且我们可 以看到，这种拓扑结构我们很容易得到了负向的电压，当某些场合不想用隔离变压器拉抽头 的方式的时候我们可以用这种方式来实现负电压。

降压-升压转换器拓扑

上图是用 TPS5430DA 实现的一个负电压输出的电路，TPS5430DA 和 LM22670 的引脚相同， 两者可以互换。

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控制器与稳压器



控制器(Controler)和稳压器(Regularlator)，上图是一个控制器和稳压器的区分参考，集 成开关管的 IC 我们一般称之为稳压器，需要外置开关管的 IC 我们称之为控制器，而图中的 描述我们只能作为一个参考，现在很多的稳压器已经可以做到大于 3A，而且热阻低到 10℃
/W 也有很多，但很多大功率的开关电源还是需要控制器，外置 MOS 管。


控制器与稳压器实例对比