《开关稳压电源的设计与应用》笔记（一）
本帖最后由 jonyzhu 于 2015-5-15 15:01 编辑《开关稳压电源的设计与应用》这本书算是比较薄的、且从基础原理开始讲解的开关稳压电源的书了。虽然里面翻译的错误数不胜数，隔一个公式就会错一个公式，看这本书要配合着旁边再放两本其它的书+Google 做参考，不过，没事的时候拿来练习使用计算器也是不错的。
降压型的原理
[*]首先，电感中流过的电流的变化量，等于加于电感上的电压除以电感量，结果再乘以晶体管的导通时间
[*]其次，这个电路的分析是从假设已经达到输出平衡的状态开始的，即晶体管导通的时间内流入电感的电流，在晶体管截至的时间内全部释放完毕，此时输出电压为 Uo
[*]所以，在晶体管导通的时候，电感中电流的变化量为：Ioff=Ton×（Uo-Ui）/L
[*]晶体管截止的时候，电感中电流的变化量为：Ioff=Toff×Vo/L
[*]如果 Ion=Ioff， 则电感中一直持续有电流流过，于是得到公式：Vo=Vi×Ton/（Ton+Toff）
[*]电流连续的条件是：输出电流 Io>Uo×Toff/（2L）
[*]而对于电感中电流不连续（断续）的情况，则需要考察输入功率和输出功率，两者相等时电流也处于平衡状态，这就是另外一组公式了。详见书的 P12
下面开始模拟
假设
[*]输入电压 Ui=12v
[*]输出电压 Uo=5v
[*]输出电流 1A
于是JonyZhu开始按照下面的顺序来计算模拟用的元件参数
[*]Uo/Ui = Ton/(Ton+Toff) = 5/12， 考虑到还有个二极管的压降，再加1v到Uo， 得到 Ton/(Ton+Toff) = 6/12
[*]Ion = Ton×(Ui-Uo)/L，我希望 Ion<2A，所以得到 3×Ton<L，如果 L 取 100uH 的话，那么，Ton 要小于 33 us
[*]为了方便计算，取 Ton = 20us，这样 Toff 也等于 20us。合计 Ton+Toff=40us，f=25KHz。f 作为开关频率不能太大，否则开关管受不了。
[*]Uo×Toff/（2L）= 0.6A < 1A，这样流经电感的电流就是连续的；同时也可以看出，如果负载电流小于 0.6A，那么电感里面的电流就不连续了。
参数算好，开始画模拟电路。图中接了5欧姆的负载电阻，这样5v输出就是1A的负载电流：
然后看结果：输出在起初的跳跃之后，慢慢回复到了5v附近（蓝色的曲线），而电感中的电流（黄色曲线）则在电压稳定在5v附近的时候一直是大于0且小于2A的，也就是连续啦。
另外可以观察到：在达到平衡状态前，电压和电流有一个跃升后跌落的过程。进一步的模拟表明，加大开关频率、减小输出电容可以解决。而引起这个问题的实质，是触发开关管的方式“不对”。
下面这种电路，直接将触发信号源接在开关管的栅极和源极，就没有电压的起伏问题了：
刚刚说了，从连续模式到断续模式的临界输出电流是 0.6A，所以我调整了一下负载电阻为8.5欧姆，这样在5v的输出电流就是0.6A（但其实这样会让输出电压上升，实际的电流会比这个大一些）。结果如下，可以看到电感中流过的电流（黄色曲线）的下限的确接近0了：
那么，继续减小呢，到0.25A？如你所期望的，黄色电流曲线在 0v 以下的部分被“切”去了，与此同时，输出电压也升到了约7.5v：
稳定输出
那么，在小负载情况下，难道就不能得到稳定的 5v 电压了吗？
当然不是啦,加个简单的电压比较电路做反馈就可以了。利用晶体管0.65v的be压降做一个简单的开关，用分压电阻取出输出端的电压进行比较。取分压电阻上的电流1mA，这样计算起来很方便而且晶体管基极电流对于分压比影响也小。
更改后的电路图，加入了电压比较电路，同时，负载电阻为10欧姆，这样电流只有0.5A，小于额定的1A，在不加电压比较电路前，输出是肯定大于5v的：
结果，稳稳地输出（蓝色曲线）在5v ：）
等JonyZhu有空了再实际搭一个电路试试效果。 赞一个{:smile:}{:smile:} 自己写的？ zyqcome 发表于 2015-5-14 16:16
自己写的？
对啊，自己写的。 楼主，这电路模拟软件叫什么名字？谢谢~
补充字数~ 337zhang 发表于 2015-5-14 19:08
楼主，这电路模拟软件叫什么名字？谢谢~
补充字数~
OrCAD Capture/PSpice Lite v16.6 谢谢楼主！菜鸟学习中…………{:lol:}{:lol:}{:lol:} 本帖最后由 chenchaoting 于 2015-5-15 09:53 编辑
看错了，跟saber有点像 chenchaoting 发表于 2015-5-14 22:14
Saber用得不错，标记一下
看见你的回复我就乐了。 相关帖子：《开关稳压电源的设计与应用》笔记（二） 有PDF么 给我解惑了，谢了。我要仔细看看了
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