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【整理】什么是降压变换器及为何需要降低电压

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折腾:

【整理】芯片:14VF TI的DC-DC转换器 TLV62568

期间,需要去搞清楚:

什么是降压变换器

为何需要降压

搜:

Step-down Buck Converter 作用

Buck converter – Wikipedia

“A buck converter (step-down converter) is a DC-to-DC power converter which steps down voltage (while stepping up current) from its input (supply) to its output (load). It is a class of switched-mode power supply (SMPS) typically containing at least two semiconductors (a diode and a transistor, although modern buck converters frequently replace the diode with a second transistor used for synchronous rectification) and at least one energy storage element, a capacitor, inductor, or the two in combination. To reduce voltage ripple, filters made of capacitors (sometimes in combination with inductors) are normally added to such a converter’s output (load-side filter) and input (supply-side filter).[1]”

降压变换器 – 维基百科,自由的百科全书

“降压变换器(Buck Converter,又称为Buck变换器),又称为降压斩波器(Buck Chopper),是会降低电压的直流-直流转换器,输出(负载)端的电压会比输入(电源)端要低,但其输出电流会大于输入电流。降压变换器是开关电源,一般至少会有二个半导体元件(二极管及晶体管,不过新型的降压变换器可能会用晶体管配合同步整流代替二极管)及至少一个储能元件(电容器、电感器或是二者都有)。一般也会在输出端及输入端加上以电容器为主的滤波器(有时也会配合电感器)以降低电压涟波[1]。

图1:降压变换器电路图

像降压变换器之类的开关电源其效率会比线性电压调节器要好,线性稳压器的电路较简单,可以降低电压,且其输出电压的涟波会比降压变换器要小很多,但不要的能量会以热的方式释放,而且不能提高电流[2]。

降压变换器的效率一般会高过90%,因此常用来将电脑中的主电源(多半是12V)降压到USB、DRAM及CPU需要的电源(1.8V或更低)。”

降压-升压变换器 – 维基百科,自由的百科全书

线性电压调节器 – 维基百科,自由的百科全书

【总结】

【什么是降压变换器】

  • 降压变换器

    • 英文:Buck Converter

    • 又称:

      • DC-to-DC power converter=直流-直流转换器

      • step-down converter

      • Buck Chopper=降压斩波器

    • 作用:

      • 降低电压的直流-直流转换器

        • 输出(负载)端的电压会比输入(电源)端要低

        • 但其输出电流会大于输入电流

    • 所属种类:开关电源=switched-mode power supply=SMPS

【问:为何要降低电压?】

  • 为了实现在外接电压输入比较大时,内部原器件也可以正常工作

    • 背景:

      • 电路板的输入电压比较高,比如12V,

      • 电路板上的内部的原器件(比如USB,DRAM,CPU等)需要的工作电压是更低的,比如5V,3.3V,1.8V等等,

    • 所以:

      • 需要转换电压,内部原器件才能正常工作

      • 且同时要尽量保持高的电压转换效率

        • 否则不仅是能量转换效率低

        • 而且损失的能量转换的热量导致电路板散热问题

注:

关于工作电压Vcc,比如:

【降压变换器 vs LDO=线性电压调节器】

    • 降压变换器:即能实现电压转换,同时又能保证高的转换效率

      • 一般大于90%

    • 与之对应的是:LDO=线性电压调节器

      • https://zh.wikipedia.org/wiki/線性電壓調節器

      • 线性电压调节器(英语:Linear regulator)

        • 又称:

          • 线性稳压器

          • 线性调节器

        • 是一种元件

        • 作用:保持电压稳定。

        • 原理:

          • 稳压器的电阻会因应负载及输入电压的变化,以达至输出电压稳定不变。其动作尤如一不停自动调节阻值的可变电阻,使之与负载得出的分压保持固定,而过程中因输出与输入电压差而多出的能量则以发热的形式消散掉

        • 所以一般转换效率很低

          • 比如:假若输出要求为2V,而压降电压同是2V,效率就是2V/(2V+2V)=50%左右

          • 这样低的效率,在实际应用上多不为接受

          • -》需要低压差稳压器(LDO)

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