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直流 电源 转换器 转换器在线转换

2023-03-24

  直流-直流转换器可以用集成电路(IC)再加上几个零件的方式组成,也有转换器本身就是完整的并合集成电路模组,只需要组装在电路板上即可使用。

  线性电压调节器可以从电压较高但可能不稳定的直流电压源中转换出稳定的直流电压,输入输出电压差对应的功率则依焦耳定律转换为热能耗散出去,以定义上来看,可以算是直流-直流转换器,但实务上很少这么称呼线性电压调节器。电阻分压电路也可以产生和输入电压不同的输出电压,可能会加上稳压器或齐纳二极管调节输出电压,不过也很少被称为直流-直流转换器。

  也有一些电容型的倍压器及多倍压器,可以将直流电压放大两倍、三倍或是其他整数倍,多半会用在输出小电流的应用上。

  直流转换器的分类:

  1、功能分类:升压转换器:将一个较低电压(范围或定值)变换为另一个较高电压(可变或定值)的电压转换器,如输入12V(输入电压范围:10V-15V)经转换后输出48V;降压转换器:将一个较高电压(范围或定值)变换为另一个较低电压(可变或定值)的电压转换器,如输入48V(输入电压范围:40V-60V)经转换后输出12V;升降压转换器:同时能将一个电压(范围或定值)变换为较低或较高电压(可变或定值)的电压转换器,如输入48V(输入电压范围:40V-60V)经转换后可以输出12V,也可以输出72V;

  2、隔离性能分类:非隔离转换器:输入输出之间具有一条直流路径,输入输出共地,结构简单,成本低,效率高,安全性能差;隔离转换器:输入和输出之间进行电气隔离,消除直流路径,输入输出不共地,结构复杂,成本高,效率相对非隔离有所降低,可靠性高;

  3、控制需求分类:PWM控制型转换器:效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声;PFM控制型转换器:即使长时间使用,尤其小负载时具有耗电小的优点;PWM/PFM控制型转换器:小负载时实行PFM控制,且在重负载时自动转换到PWM控制;

  4、输出需求分类:单路输出型转换器:经转换输出的电压和电流只是一组固定的值;多路输出型转换器:经转换输出的电压和电流可以是多组不同的值。

  直流转换器利用线性电路是可以从较高直流电压中产生较低的电压,甚至使用电阻分压也有类似效果。但这些方式会将多余的能量以热的方式消耗,效率不佳。一直到后来固态切换电路出现后,才有效率较高的直流-直流转换器。

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  大部分直流-直流转换器是设计单向转换,功率只能从输入侧流到输出侧。不过所有开关电压转换器的拓扑都可改为双向转换,可以让功率从输出侧流回输入侧,方式是将所有的二极管都改为独立控制的主动整流。双向转换器可以用在像车辆之类,需要再生制动的应用,在车辆运行时,是由转换器供电给车轮,但在刹车时,会反过来由车轮供电给转换器。

  切换型的转换器以电子学的角度来看,其实比较复杂,不过因为许多电路都封装在集成电路中,需要的零件较少。在电路设计时,为了让切换噪声(EMI / RFI)降到可容许范围,而且要让高频电路可以稳定运作,需要小心的设计电路以及实际电路及元件的布局。若是在降压的应用中,切换型转换器成本比线性转换器要高,不过随着芯片设计的进步,切换型转换器的成本也在渐渐下降。


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