开关电源兴趣小组 第2次任务
创始人
2026-01-13 13:09:17
0

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。

“跟着maychang学电源”共19篇,查看全部系列文章,在【EEWorld-论坛】搜关键词“开关电源兴趣小组",与原作者及同样对电源感兴趣的网友一起交流。

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。

相关内容

瑞昱半导体取得管线式模拟数...
国家知识产权局信息显示,瑞昱半导体股份有限公司取得一项名为“管线式...
2026-01-13 14:37:18
联发科部分新款旗舰芯片或放...
【CNMO科技消息】1月13日,博主“数码闲聊站”透露,联发科下一...
2026-01-13 14:37:13
动力源取得便于快速安装的开...
国家知识产权局信息显示,北京动力源科技股份有限公司取得一项名为“一...
2026-01-13 14:37:06
英威腾取得抱闸控制电路专利...
国家知识产权局信息显示,上海英威腾工业技术有限公司取得一项名为“抱...
2026-01-13 14:37:04
数之联取得电容元器件偏极检...
国家知识产权局信息显示,成都数之联科技股份有限公司取得一项名为“一...
2026-01-13 14:37:02
创新彩光电取得显示屏推出机...
国家知识产权局信息显示,深圳市创新彩光电有限公司取得一项名为“显示...
2026-01-13 14:36:59
山东朗进通信取得电子公交站...
国家知识产权局信息显示,山东朗进通信有限公司取得一项名为“一种电子...
2026-01-13 14:36:58
华为取得降低远程直接存储器...
国家知识产权局信息显示,华为技术有限公司取得一项名为“用于降低远程...
2026-01-13 14:36:55
SOC芯片设计品牌企业哪家...
在当今科技飞速发展的时代,SOC芯片设计领域的重要性愈发凸显。它广...
2026-01-13 14:14:27

热门资讯

山东朗进通信取得电子公交站牌散... 国家知识产权局信息显示,山东朗进通信有限公司取得一项名为“一种电子公交站牌散热装置及电子公交站牌”的...
卓尔凡电力:台湾定制三相220... 台湾地区工业体系完善,半导体、精密制造、自动化产线等领域对电力稳定性要求严苛,但其电网具有独特技术特...
新昇半导体申请石英销及其制造方... 国家知识产权局信息显示,上海新昇半导体科技有限公司申请一项名为“一种石英销及其制造方法”的专利,公开...
中微半导体取得衬底支撑装置及处... 国家知识产权局信息显示,中微半导体设备(上海)股份有限公司取得一项名为“一种衬底支撑装置及衬底处理设...
半导体板块持续下探,长光华芯等... 每经AI快讯,1月13日,半导体板块持续下探,长光华芯、航宇微、成都华微、恒玄科技跌超8%,唯捷创芯...
原创 2... 去年,小米研发了一颗3nm的芯片,玄戒O1。 这颗芯片是中国大陆首颗3nm芯片,甚至也是到目前为止,...
商业航天概念局部回暖,陕西华达... 钛媒体App 1月13日消息,商业航天概念盘中局部回暖,陕西华达、电科芯片涨停,信科移动、佳缘科技、...
玩具要成精?乐高推出智能积木,... 据参考消息网12日报道,从2026年起,积木将迈入智能时代。在2026年国际消费类电子产品展览会期间...
如高申请双柱直线分合隔离开关专... 国家知识产权局信息显示,江苏省如高高压电器有限公司申请一项名为“一种双柱直线分合隔离开关”的专利,公...
开关电源兴趣小组 第2次任务 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...