有意思的DCDC工作原理

参考链接:http://wenku.baidu.com/link?url=6Uy69q0Le6_j55vij5QhadLuwIE8ZNLJQgoewtol_nHsZqpkZNCgE3nnnxeyvQBB

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Dcdc电路:

DC-DC是英语直流变直流的缩写,所以DC-DC电路是某直流电源转变为不同电压值的电路。DC-DC是开关电源技术的一个分支,开关电源技术包括AC-DC、DC-DC两ff个分支。DC-DC电路按功能分为:

升压变换器:将低电压变换为高电压的电路。
降压变换器:将高电压变换为低电压的电路。
反向器:将电压极性改变的电路,有正电源变负电源,负电源变正电源两类。
三个主要分支,当然应用时在同一电路中会有升压反向、降压升压等功能同时存在。

DC-DC变换器的基本电路有升压变换器、降压变换器、升降压变换器三种。

dcdc电路原理:

降压变换器原理图如图1所示,当开关闭合时,加在电感两端的电压为(Vi-Vo),此时电感由电压(Vi-Vo)励磁,电感增加的磁通为:(Vi-Vo)*Ton。

当开关断开时,由于输出电流的连续,二极管VD变为导通,电感削磁,电感减少的磁通为:(Vo)*Toff。
当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时,(Vi-Vo)*Ton=(Vo)*Toff,由于占空比D<1,所以Vi>Vo,实现降压功能。


图1

升压变换器原理图如图2所示,当开关闭合时,输入电压加在电感上,此时电感由电压(Vi)励磁,电感增加的磁通为:(Vi*Ton

当开关断开时,由于输出电流的连续,二极管VD变为导通,电感削磁,电感减少的磁通为:(Vo- Vi*Toff
当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时,(Vi*Ton=Vo- Vi*Toff,由于占空比D<1,所以Vi<Vo,实现升压功能。


图2

升降压变换器、入出极性相反原理如图3,当开关闭合时,此时电感由电压(Vi)励磁,电感增加的磁通为:(Vi*Ton;当开关断开时,电感削磁,电感减少的磁通为:(Vo*Toff。当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时,增加的磁通等于减少的磁通,(Vi*Ton=Vo*Toff,根据TonToff值不同,可能Vi< Vo,也可能Vi>Vo


图3

综上,可通过DCDC外部电感和二极管的接法来判断DCDC的类型:

1>若二极管负向接SW,正向接地,且电感接SW和负载之间。则为降压DCDC。

2>若电感接电源和SW之间,二极管正向接SW,负向接负载。则为升压DCDC。

3>若电感接SW和地之间,二极管负向接SW,正向接负载。则为升降压DCDC。



### DCDC转换器工作原理 DC/DC 转换器是一种用于将一种直流电压电平转换为另一种直流电压电平的电子电路设备。其主要功能是在输入电源和负载之间提供稳定的电力传输,同时适应不同的电压需求。 #### 基本组成 DC/DC 转换器通常由以下几个核心部分构成: - **开关元件**:通常是晶体管(如 MOSFET),负责周期性地接通和断开电流路径[^1]。 - **储能元件**:包括电感和电容,用来存储能量并平稳输出电压[^2]。 - **控制电路**:通过调节占空比来维持输出电压稳定,常见的控制方法有 PWM(脉宽调制)技术[^3]。 #### 工作机制 DC/DC 转换器的核心在于利用高频开关操作实现高效的能量传递与变换过程。以下是几种常见类型的运行方式: ##### Buck Converter (降压型) Buck 转换器能够降低输入电压至较低水平。当开关导通时,电流流经电感储存磁场能;而当开关关闭时,储存在电感中的磁能释放到负载端形成持续供电[^4]。 ```python def buck_converter(v_in, duty_cycle): v_out = v_in * duty_cycle return v_out ``` 上述函数展示了理想情况下buck converter 输出电压计算公式 \(V_{out} = D \times V_{in}\),其中D表示占空比\(0<D<1\)。 ##### Boost Converter (升压型) Boost 转换器可以提升输入电压。它先让电感能量积累,在开关切断瞬间使该能量转移到更高的电压等级上供给负载使用[^5]。 ```python def boost_converter(v_in, duty_cycle): v_out = v_in / (1 - duty_cycle) return v_out ``` 这里给出了boost converter 的理论输出关系式 \(V_{out}=\frac{V_{in}}{(1-D)}\), 这里同样假设条件完美无损且\(0<D<1\)成立。 ##### Buck-Boost Converter (升降压型) 这种拓扑结构既可以升高也可以降低输入电压幅度,适用于更广泛的应用场景。它的特点是能够在单向功率流动过程中改变极性和大小[^6]。 ---
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