开关稳压器

在脉冲电压调节器（转换器）中，有源元件（通常是场效应晶体管）以脉冲模式工作：控制开关交替打开和关闭，为能量积累元件提供脉冲电源电压。因此，电流脉冲通过扼流圈（或通过变压器，具体取决于特定开关稳压器的拓扑结构）馈送，扼流圈通常充当在负载电路中积累、转换和释放能量的元件。

脉冲具有特定的时间参数：它们以特定的频率跟随并具有特定的持续时间。这些参数取决于稳定器当前提供的负载大小，因为它是为输出电容器充电并实际为连接到它的负载供电的平均电感器电流。

在脉冲稳定器的结构中，可以区分三个主要功能单元：开关、储能装置和控制电路。前两个节点组成一个电源部分，与第三个节点一起组成一个完整的电压转换电路。有时开关可以与控制电路制作在同一个外壳中。

所以脉冲转换器的工作是由于关闭和打开而完成的 电子钥匙... 当开关闭合时，储能装置（扼流圈）连接到电源并储存能量，当它打开时，储能装置与电源断开并立即连接到负载电路，之后能量被转移到滤波电容和负载。

结果，电压的某个平均值作用在负载上，这取决于控制脉冲的重复持续时间和频率。电流取决于负载，其值不得超过该转换器的允许限值。

脉宽调制与脉宽调制

脉冲转换器输出电压的稳定原理是基于输出电压与参考电压的连续比较，并根据这些电压的差异，控制电路自动恢复打开和持续时间的比率。开关的闭合状态（它改变控制脉冲的宽度 脉冲宽度调制 - PWM) 或改变这些脉冲的重复率，保持它们的持续时间不变（通过脉冲频率调制 — PFM）。输出电压通常用电阻分压器测量。

假设负载下的输出电压在某一点下降，变得小于标称值。在这种情况下，PWM 控制器会自动增加脉冲宽度，即扼流圈中的能量存储过程会变长，相应地，更多的能量将被传输到负载。结果，输出电压将恢复到标称值。

如果稳定性根据 PFM 原理工作，则随着负载下输出电压的降低，脉冲重复率将增加。结果，更多的能量将被转移到负载，电压将等于所需的额定值。在这里应该说，开关闭合状态的持续时间与其闭合状态和断开状态的持续时间之和的比值就是所谓的占空比DC。

一般来说，脉冲转换器有带电隔离和不带电隔离两种。在本文中，我们将研究不带电隔离的基本电路：升压、降压和反相转换器。式中，Vin为输入电压，Vout为输出电压，DC为占空比。

Non-galvanically isolated buck converter-降压转换器或降压转换器

T 键关闭。当开关闭合时，二极管 D 被锁定，电流流过 风门 L 和两端的负载 R 开始增加。钥匙打开。当开关打开时，通过扼流圈和负载的电流虽然会减少，但会继续流动，因为它不会立即消失，只是现在电路关闭不是通过开关，而是通过已打开的二极管。

开关再次闭合。如果在开关打开期间，通过扼流圈的电流没有时间下降到零，那么现在它再次增加。因此，通过扼流圈和负载，它一直起作用 脉动电流 （如果没有电容器）。电容器消除纹波，使负载电流几乎恒定。

此类转换器的输出电压始终小于输入电压，此处输入电压实际上在扼流圈和负载之间分配。其理论值（对于理想转换器——忽略开关和二极管损耗）可使用以下公式计算：

无电流隔离的升压转换器 - 升压转换器

开关 T 闭合。当开关闭合时，二极管D闭合，通过电感L的电流开始增加。钥匙打开。电流继续流过电感器，但现在流过一个开路二极管，电感器两端的电压被加到电源电压上。负载 R 两端的恒定电压由电容器 C 维持。

开关闭合，扼流圈电流再次上升。这种类型的转换器的输出电压总是高于输入电压，因为电感两端的电压被添加到电源电压上。可以使用以下公式找到输出电压的理论值（对于理想转换器）：

无电流隔离降压升压转换器的逆变器

开关 T 闭合。扼流圈L储存能量，二极管D闭合。开关打开——扼流圈为电容器 C 和负载 R 供电。此处的输出电压具有负极性。它的值可以通过以下公式找到（对于理想情况）：

与线性稳定器不同，开关稳定器由于有源元件的发热较少而具有更高的效率，因此需要更小的散热器面积。开关稳压器的典型缺点是输出和输入电路中存在脉冲噪声，以及较长的瞬变。