1、DC-DC直流變換電路開關管驅動電路直流電壓電流檢測電路開關電源變換電路主要元件開關電源變換電路主要元件1、主開關管場效應管、主開關管場效應管MOS、IGBT2、續流二極管高速快恢復二極管、續流二極管高速快恢復二極管3、高頻電感用不容易磁飽和鐵硅鋁、高頻電感用不容易磁飽和鐵硅鋁磁環，電感量設計在磁環，電感量設計在1mH左右，漆包線左右，漆包線線徑選取合適，繞制要求高線徑選取合適，繞制要求高4、電容高頻高速低內阻低紋波電解、電容高頻高速低內阻低紋波電解電容電容主開關管主開關管 MOS與與IGBT MOS：絕緣柵極場效應管：絕緣柵極場效應管 G柵極柵極 D漏極漏極 S源極源極主要應用在低壓場合主要

2、應用在低壓場合IGBT：絕緣柵雙級型晶體管，實質是：絕緣柵雙級型晶體管，實質是一個場效應晶體管一個場效應晶體管 G柵極柵極 C集電極集電極 E發射極發射極主開關管主開關管 MOS與與IGBT 比賽和訓練時在低壓進行，所以開關管主要比賽和訓練時在低壓進行，所以開關管主要選用選用MOS管，有兩種：管，有兩種：N-MOS和和P-MOS主要應用在高壓場合主要應用在高壓場合主開關管主開關管有兩種：有兩種：N-MOS和和P-MOS直流變換器直流變換器DC-DC電路結構電路結構 有有3 種電路結構：種電路結構： 降壓型降壓型Buck 升壓型升壓型Boost 升降壓型升降壓型Boost-Buck降壓型降壓型B

3、uck電路結構電路結構 當開關管導通時，當開關管導通時，開關管處相當一根導開關管處相當一根導線，二極管反偏截止，線，二極管反偏截止，輸入電壓流經電感，輸入電壓流經電感，向負載供電，電感電向負載供電，電感電流不斷增加，電感儲流不斷增加，電感儲存能量，并對電容充存能量，并對電容充電。電。降壓型降壓型Buck電路結構電路結構 當開關管截止時，當開關管截止時，開關管處斷開，電感開關管處斷開，電感極性突變，二極管導極性突變，二極管導通，電感和電容向負通，電感和電容向負載提供能量，電感電載提供能量，電感電流減小。流減小。輸入與輸出電壓關系：輸入與輸出電壓關系：Uo=UdD （理論值）（理論值）D為占空比為

4、占空比 0D1 升壓型升壓型Boost電路結構電路結構 當開關管導通時當開關管導通時, 輸入電壓流經電感輸入電壓流經電感,電感電流不斷增加電感電流不斷增加,電感儲存能量。此時電感儲存能量。此時二極管反偏截止，輸二極管反偏截止，輸入電壓入電壓Ud不向負載不向負載提供能量，而是由電提供能量，而是由電容容C提供。提供。升壓型升壓型Boost電路結構電路結構 當開關管截止時，電當開關管截止時，電感極性突變，二極管導感極性突變，二極管導通，輸入電壓通，輸入電壓Ud和電感和電感能量共同向負載供電，能量共同向負載供電，同時向電容充電，輸出同時向電容充電，輸出電壓電壓Uo是輸入電壓是輸入電壓Ud和和電感電壓相

5、加，所以輸電感電壓相加，所以輸出電壓高于輸入電壓。出電壓高于輸入電壓。升壓型升壓型Boost電路結構電路結構輸入與輸出電壓關系：輸入與輸出電壓關系：Uo=Ud/(1-D) （理論值）（理論值）D為占空比為占空比 0D1 特別說明：在每個開關周期中（導通和截止）特別說明：在每個開關周期中（導通和截止）,電感電感L有儲能和釋放能量過程，如果不接負載電阻有儲能和釋放能量過程，如果不接負載電阻R，電，電感能量無法釋放，結果是輸出電壓不斷升高，最終感能量無法釋放，結果是輸出電壓不斷升高，最終使變換器損壞，這是與使變換器損壞，這是與Buck電路不同點。電路不同點。升降壓型升降壓型Buck-Boost電路結

6、構電路結構 是一種輸出電壓既可低于也可高于輸入電壓直流變是一種輸出電壓既可低于也可高于輸入電壓直流變換器，換器，但其輸出電壓的極性與輸入電壓相反但其輸出電壓的極性與輸入電壓相反，也稱為，也稱為反相型變換器。反相型變換器。Buck-Boost變換器可看做是變換器可看做是Buck變變換器和換器和Boost變換器串聯而成變換器串聯而成 。 升降壓型升降壓型Buck-Boost電路結構電路結構 當開關管導通時當開關管導通時, 輸入電壓流經電感輸入電壓流經電感,電感電流不斷增加電感電流不斷增加,電感儲存能量，極性電感儲存能量，極性是上正下負，此時二是上正下負，此時二極管反偏截止，電感極管反偏截止，電感電

7、壓不向負載提供能電壓不向負載提供能量，而是由電容量，而是由電容C提提供。供。升降壓型升降壓型Buck-Boost電路結構電路結構 當開關管截止時，電當開關管截止時，電感極性突變，二極管導感極性突變，二極管導通，電感的儲能向負載通，電感的儲能向負載供電，此時電容有可能供電，此時電容有可能儲能或釋放能量，即輸儲能或釋放能量，即輸出電壓出電壓Uo可能高于或低可能高于或低于輸入電壓。于輸入電壓。輸入與輸出電壓關系：輸入與輸出電壓關系：Uo=UdD/(1-D) （理論值）（理論值）D為占空比為占空比 0D1 Buck電路電感在輸出端，電感電電路電感在輸出端，電感電流就是負載電流，由于電感電流流就是負載電

8、流，由于電感電流脈動小，所以輸出電壓脈動小。脈動小，所以輸出電壓脈動小。輸入端要加電源紋波濾波器。輸入端要加電源紋波濾波器。Boost電路電感在輸入端，輸入電路電感在輸入端，輸入電流脈動小，輸出電壓脈動大。電流脈動小，輸出電壓脈動大。輸出端要加電源紋波濾波器。輸出端要加電源紋波濾波器。Buck-Boost電路電感在中間，輸電路電感在中間，輸入和輸出電流脈動都很大，所以入和輸出電流脈動都很大，所以輸入端和輸出端要加電源紋波濾輸入端和輸出端要加電源紋波濾波器。波器。3種變換器紋波分析：種變換器紋波分析：電感除了儲能和轉換能量外，電感除了儲能和轉換能量外，還具有濾波作用還具有濾波作用MOS管驅動方式

9、管驅動方式PWM脈沖寬度調制脈沖寬度調制有關有關PWMSPWM按正弦波變化規律脈沖寬度調制按正弦波變化規律脈沖寬度調制MOS管驅動方式管驅動方式 驅動驅動MOS管與普通三極管不同，需要足管與普通三極管不同，需要足夠的電壓和電流。對于電壓，在柵極夠的電壓和電流。對于電壓，在柵極G和源和源極極S加一偏置電壓加一偏置電壓UGS，此電壓上限一般為，此電壓上限一般為20V，常取，常取 12V或或 15V，偏置電壓越偏置電壓越大，導通程度越深，但大于大，導通程度越深，但大于20V時容易燒壞。時容易燒壞。 由于單片機或信號源輸出的由于單片機或信號源輸出的PWM波波電壓和電流不能直接驅動電壓和電流不能直接驅動

10、MOS管，必管，必須加驅動電路，才能使須加驅動電路，才能使MOS導通。導通。 MOS管驅動電壓上限為管驅動電壓上限為20V，設導通下限設導通下限電壓為電壓為UGSM，且數值為正。，且數值為正。MOS管驅動電壓要求管驅動電壓要求有關高端驅動和低端驅動有關高端驅動和低端驅動對于對于N-MOS管，管，S極接公共極接公共端，采用低端驅動方式。端，采用低端驅動方式。S極電壓不為極電壓不為0時，采用時，采用高端高端驅動方式。驅動方式。對于對于P-MOS管，由于管，由于S極接極接輸入端，電壓不為輸入端，電壓不為0，驅動，驅動方式均為高端驅動。如果方式均為高端驅動。如果輸入電壓小于輸入電壓小于20V，可采用，

11、可采用下拉下拉驅動方式。驅動方式。MOS驅動輸入方式驅動輸入方式常用驅動芯片常用驅動芯片 專用驅動芯片專用驅動芯片IR系列系列-高端和低端驅動高端和低端驅動IR2101GSGS常用驅動芯片常用驅動芯片 專用驅動芯片專用驅動芯片IR系列系列-高端和低端驅動高端和低端驅動IR2101 IR系列驅動芯片高端驅動部分是利用自舉電容系列驅動芯片高端驅動部分是利用自舉電容充放電，提供充放電，提供MOS管驅動電壓，只能用于驅動管驅動電壓，只能用于驅動N-MOS管，且輸出電壓必須為正，對于管，且輸出電壓必須為正，對于Buck-Boost電路不能用電路不能用IR系列驅動芯片高端驅動部分系列驅動芯片高端驅動部分

12、IR系列驅動芯片低端驅動部分可以系列驅動芯片低端驅動部分可以直接直接驅動低驅動低端的端的N-MOS管，也可以管，也可以驅動驅動P-MOS管，但只能是管，但只能是輸入電壓小于輸入電壓小于20V場合，且只能用下拉驅動方式。場合，且只能用下拉驅動方式。常用驅動芯片常用驅動芯片 專用驅動芯片專用驅動芯片IR系列系列-高端和低端驅動高端和低端驅動IR2101常用驅動芯片常用驅動芯片 利用利用IR2101驅動驅動P-MOS（輸入電壓小于（輸入電壓小于20V）常用驅動芯片常用驅動芯片 專用驅動芯片專用驅動芯片IR系列系列-高端驅動高端驅動IR2125常用驅動芯片常用驅動芯片 光耦隔離芯片光耦隔離芯片-TLP

13、250常用驅動芯片常用驅動芯片 利用利用TLP250驅動驅動P-MOS（輸入電壓小于（輸入電壓小于20V）常用驅動芯片常用驅動芯片 利用利用TLP250驅動低端驅動低端N-MOS管管常用驅動芯片常用驅動芯片 光耦隔離驅動系列芯片光耦隔離驅動系列芯片 光耦隔離驅動系列芯片有很多不同型號，光耦隔離驅動系列芯片有很多不同型號，只要能產生隔離的驅動電源，只要能產生隔離的驅動電源，P-MOS、N-MOS、高端、低端均可適用。、高端、低端均可適用。常用驅動芯片常用驅動芯片 專用隔離驅動模塊專用隔離驅動模塊 這種驅動方式大多用于工業場合，內容含這種驅動方式大多用于工業場合，內容含有隔離的驅動電源，輸入有隔離

14、的驅動電源，輸入PWM光耦隔離。光耦隔離。且含有多種保護功能。且含有多種保護功能。直流電壓檢測方法直流電壓檢測方法差分放大電路差分放大電路4231RRRRININoVVRRV34 特別說明：由于采用單電源供電，要求正負特別說明：由于采用單電源供電，要求正負輸入端必須有一邊接公共端。輸入端必須有一邊接公共端。直流電壓檢測方法直流電壓檢測方法正直流電壓檢測正直流電壓檢測URRUd34212RRRUUd直流電壓檢測方法直流電壓檢測方法負直流電壓檢測負直流電壓檢測212RRRUUd21RUURUUFddo直流電流檢測方法直流電流檢測方法高端和低端檢測高端和低端檢測采用電阻兩端電壓不為采用電阻兩端電壓不為0時為高端檢測時為高端檢測采用電阻兩端電壓有一端為采用電阻兩端電壓有