来源：电子工程世界（EEWorld）

上周我们发布了《开关电源兴趣小组第01次任务》.，安排了阅读任务，并布置了两道思考题

1、《开关电源设计(第3版)》图1.1是否有错误？如果有错，错在哪里？

该图中电路是错的，错在两个二极管中下面那个二极管与电容串联，没有直流通路，当然也就无法为负载供电。

正确的电路如下：

这是很简单的全波整流电容输入滤波电路。

2、某单片机需要接收串口信号，并根据串口信号将数据用8位数码管显示出来。电源电压为24V，拟用一片7805线性稳压器为单片机和8位数码管供电。请估算7805效率。你认为这个方案是否能够接受？

7805这类三端线性稳压芯片，自身耗电比较小(典型值4～8mA)，相对于负载电流可以忽略，所以可以粗略地认为7805负载上的电流(输出电流)等于输入电流。既然输出电流等于输入电流，那么效率就等于输出电压比输入电压。对本例来说，为5/24＝20.8％。考虑到8905自身消耗电流，实际上的效率比此值还要小一些。

这么低的效率通常是不能接受的。

即使设计者不怕效率低，此方案也存在散热问题。假定单片机和8位数码管消耗电流150mA，那么7805上的功率耗散约为(24V－5V)*0.15A＝2.85W。这是个比较大的功率，7805需要加上一个体积不算太小的散热器才能够正常工作。若是输出电流更大，那么发热当然也更大，需要更大的散热器。

第02次活动，请各位阅读《开关电源设计 第三版》第1章第3.1节“Buck开关型调整器”、第1章第3.2节“Buck调整器的主要电流波形”。

这两节主要是讲Buck电路工作原理。Buck电路也称Step-down电路，或者称降压调整器电路。

在这两节中，假定元器件都是理想的。而且必须注意：这两节中的波形都是开关电源工作达到稳态时的波形。所谓稳态，并非指电路中各点电压电流不变化，而是一个开关周期内电压电流的变化与前一个周期完全相同。所谓没有达到稳态，是指一个开关周期内电压电流与前一个周期不完全相同。开关电源上电后，不是稳定工作，后一个开关周期的电压电流与前一个周期并不相同。但经过若干周期后，后一个周期的电压电流与前一个周期的差别逐渐减小，逐渐进入稳态。

但是，这本书在这两节里面只讲了Buck电路的电流连续工作模式，而未讲Buck的电流断续工作模式，原因可能是电流断续模式的Buck变换器使用比较少。而且，对Buck电路一个周期内各个阶段的文字叙述不是很详细，也没有给出理想元器件情况下，PWM占空比与输入输出电压的关系。

如果对这本书的叙述不满意，或者感觉看不懂，请看《双向直流变换器》第2.1.1节“Buck直流变换器”的一、二、三、四、五段。《双向直流变换器》对Buck变换器叙述得详细很多，而且是电流连续工作模式和电流断续模式放到一起对比着讲，还给出了PWM占空比、输入电压、输出电压等等变量之间的关系。当然，篇幅也比较大。强烈建议参考《双向直流变换器》第2.1.1节“Buck直流变换器”。 《双向直流变换器》这本书，是把Buck变换器的电流连续模式和断续模式放在一起讲，这样便于学习者对照参考，比较容易理解。

但阅读《双向直流变换器》这本书时，需要注意，该书“图2.1 Buck变换器的主电路及其主要工作波形”中，波形最下面一行输出电压波形是不够正确的。正确的波形什么样，以后再说。

对没有接触过开关电源工作原理(康华光模拟电路教材中，开关电源部分加了星号，是选用部分)的网友来说，Buck变换器电路工作原理是入门第一课，务必要下些功夫，充分掌握。这部分掌握了，再理解Boost电路和Buck-Boost电路以及正激、反激电路就比较容易了。

如果阅读之后仍然不理解Buck电路如何工作，可以试试看下面的波形动图。

需要说明：图中蓝色箭头表示电动势，是电压的反方向。之所以采用电动势方向，是因为电感中电动势方向与电流方向之间的关系容易记忆(楞次定律)。所以，负载旁的蓝色箭头也是表示电压的反方向。绿色线表示电感中的磁通。红色箭头表示电流方向，其大小用箭头长度表示。当然，此动图仅表示了理想元器件工作，且仅限于Buck变换器电流连续工作模式。图中用一个理想开关代替了《开关电源设计 第三版》图1.4中功率开关管。

第2次思考题

1、《开关电源设计 第三版》图1.4中第4行(d)是开关管Q1中电流波形，第5行(e)是二极管D1中电流波形。这两行波形中，Q1关断时的电流为I2，D1立即导通，电流也是I2，Q1重新导通时电流为I1，D1关断时电流也是I1。为什么Q1关断后电流完全流过D1，Q1重新导通时D1中电流完全流过Q1？

2、试画出《开关电源设计 第三版》图1.4中电容两端电压即输出电压波形以及通过电容的电流波形。建议根据《开关电源设计 第三版》图1.4中第6行(f)电感电流波形来画。

3、如果《开关电源设计 第三版》图1.4中二极管D1损坏(开路)，电路将发生什么事情？如果二极管D1损坏(短路)，将发生什么事情？

4、实际的二极管都存在反向恢复时间，即二极管通有一定正向电流时突然施加反向电压，二极管不能立即关断，而是在一定时间内反向流过大电流。普通整流二极管例如1N5408，实测反向恢复时间为10微秒甚至更多，而快恢复二极管UF4007则只有50纳秒。当《开关电源设计 第三版》图1.4中使用了1N5408这类普通二极管充当续流二极管D1，当Q1由关断突然转入导通时，会发生什么事情？

5、图1.4各波形中，Q1中电流和D1中电流是连续的，即Q1中电流从某值变为零时D1中电流即从零变为该值。是否存在这样的模式：D1中电流已经降到零，但Q1尚未导通，所以电感中有一段时间电流为零？

第5题建议参考《双向直流变换器》2.2.1节。

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