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      1. 什么是電子式直流轉(zhuǎn)換器?

        時間:2020-07-28  來源:ypw.cc  作者: 我要糾錯


        實際應(yīng)用的電子式直流轉(zhuǎn)換器會使用開關(guān)切換的技術(shù)。直流-直流的開關(guān)電源可以將能量暫時儲存,再透過輸出電壓釋放,可以將直流電壓轉(zhuǎn)換為較高或是較低電壓的直流電。能量的儲存可以儲存在電場(電容器)或是磁場(電感器或是變壓器)。

        這種轉(zhuǎn)換方式可以昇壓也可以降壓,切換式的轉(zhuǎn)換效率可以到75%~98%,比線性電壓調(diào)節(jié)器(會將不需要的能量以熱的方式消耗)的效率要好。為了效率考量,其中的半導(dǎo)體元件開啟或關(guān)閉的速度要相當(dāng)快,不過因為有快速的暫態(tài),加上電路布局上會有的雜散元件,讓電路的設(shè)計更有挑戰(zhàn)性。開關(guān)電源的高效率減少了散熱片的大小或體積,也提升了便攜式設(shè)備用電池供電時,可以運作的時間。在1980年代后期,因為功率級場效應(yīng)管的出現(xiàn),可以在較高頻率下有比功率級雙極性晶體管更低的切換損失,因此效率也可以進(jìn)一步的提升,而且場效應(yīng)管的驅(qū)動電路也比較簡單。

         另一個開關(guān)電源的重要突破是用功率級場效應(yīng)管的同步整流技術(shù)代替飛輪二極管,其導(dǎo)通電路較低,也可以降低切換損失。在功率半導(dǎo)體廣為應(yīng)用之前,低功率的直流-直流同步整流器中包括一個機(jī)電式的震蕩器,震蕩后的電透過降壓變壓器,輸出給真空管、半導(dǎo)體整流器、或是和震蕩器連接的同步整流器。

        大部分直流-直流轉(zhuǎn)換器是設(shè)計單向轉(zhuǎn)換,功率只能從輸入側(cè)流到輸出側(cè)。不過所有開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換器的拓?fù)涠伎筛臑殡p向轉(zhuǎn)換,可以讓功率從輸出側(cè)流回輸入側(cè),方式是將所有的二極管都改為獨立控制的主動整流。雙向轉(zhuǎn)換器可以用在像車輛之類,需要再生制動的應(yīng)用,在車輛運行時,是由轉(zhuǎn)換器供電給車輪,但在剎車時,會反過來由車輪供電給轉(zhuǎn)換器。

        切換型的轉(zhuǎn)換器以電子學(xué)的角度來看,其實比較復(fù)雜,不過因為許多電路都封裝在集成電路中,需要的零件較少。在電路設(shè)計時,為了讓切換噪聲(EMI / RFI)降到可容許范圍,而且要讓高頻電路可以穩(wěn)定運作,需要小心的設(shè)計電路以及實際電路及元件的布局。若是在降壓的應(yīng)用中,切換型轉(zhuǎn)換器成本比線性轉(zhuǎn)換器要高,不過隨著芯片設(shè)計的進(jìn)步,切換型轉(zhuǎn)換器的成本也在漸漸下降。

        直流-直流轉(zhuǎn)換器可以用集成電路(IC)再加上幾個零件的方式組成,也有轉(zhuǎn)換器本身就是完整的并合集成電路模組,只需要組裝在電路板上即可使用。

        線性電壓調(diào)節(jié)器可以從電壓較高但可能不穩(wěn)定的直流電壓源中轉(zhuǎn)換出穩(wěn)定的直流電壓,輸入輸出電壓差對應(yīng)的功率則依焦耳定律轉(zhuǎn)換為熱能耗散出去,以定義上來看,可以算是直流-直流轉(zhuǎn)換器,但實務(wù)上很少這么稱呼線性電壓調(diào)節(jié)器。電阻分壓電路也可以產(chǎn)生和輸入電壓不同的輸出電壓,可能會加上穩(wěn)壓器或齊納二極管調(diào)節(jié)輸出電壓,不過也很少被稱為直流-直流轉(zhuǎn)換器

        也有一些電容型的倍壓器及多倍壓器,可以將直流電壓放大兩倍、三倍或是其他整數(shù)倍,多半會用在輸出小電流的應(yīng)用上。

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