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常見的直流轉(zhuǎn)換器有以下類型:
降壓轉(zhuǎn)換器(Buck Converter):
工作原理:當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時,輸入電源給電感充電,電流通過電感流向負載,同時給輸出電容充電;開關(guān)管關(guān)斷時,電感中儲存的能量通過二極管續(xù)流,給負載提供電流,維持輸出電壓。由于在開關(guān)管導(dǎo)通期間,輸入電壓沒有完全加在負載上,所以輸出電壓低于輸入電壓。
應(yīng)用場景:應(yīng)用于手機充電器、平板電腦、筆記本電腦等電子設(shè)備中,將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為適合設(shè)備內(nèi)部電路工作的較低電壓。例如,將 5V、9V 或 12V 的輸入電壓轉(zhuǎn)換為 3.3V、1.8V 等較低的電壓,為芯片等電子元件供電。
升壓轉(zhuǎn)換器(Boost Converter):
工作原理:開關(guān)管導(dǎo)通時,電感儲存能量,此時輸入電源給電感充電,二極管反向截止,輸出電容給負載供電;開關(guān)管關(guān)斷時,電感中的電流不能突變,電感產(chǎn)生的自感電動勢與輸入電壓疊加,通過二極管給輸出電容和負載充電,使輸出電壓升高。所以,升壓轉(zhuǎn)換器可以將較低的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較高的輸出電壓。
應(yīng)用場景:常用于太陽能電池板、移動電源等設(shè)備中。例如,太陽能電池板在光照不足時輸出電壓較低,通過升壓轉(zhuǎn)換器可以將電壓升高到適合給蓄電池充電或給其他設(shè)備供電的電壓值;移動電源中的升壓電路可以將電池的輸出電壓提升到 5V 等標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓,以便給手機等設(shè)備充電。
升降壓轉(zhuǎn)換器(Buck-Boost Converter):
工作原理:這種轉(zhuǎn)換器結(jié)合了降壓和升壓的功能,通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時間,可以實現(xiàn)輸出電壓既可以高于輸入電壓,也可以低于輸入電壓。當(dāng)輸入電壓高于輸出電壓設(shè)定值時,電路工作在降壓模式;當(dāng)輸入電壓低于輸出電壓設(shè)定值時,電路工作在升壓模式。
應(yīng)用場景:適用于輸入電壓變化范圍較大,且需要輸出電壓可升可降的場合。例如,一些便攜式電子設(shè)備,其電池電壓會隨著使用時間而變化,升降壓轉(zhuǎn)換器可以保證在不同的電池電壓下,都能輸出穩(wěn)定的電壓給設(shè)備供電。
反激式轉(zhuǎn)換器(Flyback Converter):
工作原理:變壓器的初級繞組和次級繞組的同名端相反。開關(guān)管導(dǎo)通時,變壓器初級繞組儲存能量,次級繞組由于二極管反向截止沒有電流流過;開關(guān)管關(guān)斷時,初級繞組的能量釋放,次級繞組感應(yīng)出電壓,二極管導(dǎo)通,給負載提供能量。反激式轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)電氣隔離,即輸入和輸出之間沒有直接的電氣連接。
應(yīng)用場景:常用于小功率電源適配器、充電器等設(shè)備中,由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,且能夠提供一定的隔離功能,所以在對安全性和成本有要求的場合應(yīng)用廣。
正激式轉(zhuǎn)換器(Forward Converter):
工作原理:變壓器的初級繞組和次級繞組的同名端相同。開關(guān)管導(dǎo)通時,輸入電源通過變壓器的初級繞組給負載供電,同時給變壓器的次級繞組充電;開關(guān)管關(guān)斷時,次級繞組的能量通過二極管續(xù)流,給負載提供持續(xù)的電流。正激式轉(zhuǎn)換器的變壓器利用率較高,輸出功率相對較大。
應(yīng)用場景:適用于中大功率的電源設(shè)備,如服務(wù)器電源、工業(yè)電源等。
線性直流轉(zhuǎn)換器(Linear DC Converter):
工作原理:通過線性元件(如電阻、晶體管等)來降低輸出電壓。輸入電壓通過線性元件時,會在元件上產(chǎn)生電壓降,從而得到較低的輸出電壓。這種轉(zhuǎn)換器的輸出電壓相對穩(wěn)定,紋波較小。
應(yīng)用場景:常用于對輸出電壓精度要求較高、輸出電流較小的場合,如音頻設(shè)備、精密儀器等。不過,線性直流轉(zhuǎn)換器的效率較低,且發(fā)熱量大,在大功率應(yīng)用中不太適用。
隔離式直流轉(zhuǎn)換器:
工作原理:通過變壓器或光耦等隔離元件,將輸入和輸出電路進行電氣隔離,消除了輸入和輸出之間的直流路徑。這樣可以保護負載免受輸入電源的干擾,提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。
應(yīng)用場景:在對安全性要求較高的場合,如醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備等,通常會使用隔離式直流轉(zhuǎn)換器,以防止因電氣故障對人體或設(shè)備造成傷害。