通过串联分压实现了把12伏变为5V,这样做效率太低了
为了把12伏变为5V , 上一期中我们通过串联分压的办法实现了 , 但是这样做效率太低了 , 今天给大家介绍一个高效率降压方案 , 那就是开关电源 , 接下来我们赶紧看看他是如何做到的吧 。
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这是简化之后的原理图 , 它的本质就是通过不停的开关来达到降压的目的 , 所以叫他开关电源 , 它的输入是12伏的直流电 , 然后我们给他不停的开关 , 波形就变了 , 如果是有一半时间闭合 , 一半时间断开 , 则到最后可以输出六伏的电压 。
因为我们的开关只有一半的时间是闭合的 , 所以最后输出的电压也是12伏的一半 , 而我们要得到5伏的电压 , 那么就需要42%的时间闭合 , 58%的时间段开 , 但这不是我们要的直流五伏电压 , 怎么把这些矩形波变成直流五伏呢?
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那就得靠这几个元件了 , 当完闭合开关这一段时间 , 他的输出波形此时二极管截止 , 这时候电源开始给电感和电容储能 , 同时给负载供电 , 但是电感的电流不能突变 , 此时电感为了阻止电流增加 , 会感应一个与电源相反的电压 。
这个电感会抵消一部分电源电压 , 使得负载端的电压达不到12伏而在5伏左右 , 因为另外的电压都加在了电感身上 , 随着时间的增加 , 电感上的电压会慢慢减少 , 而负载电压慢慢增加 , 如果时间稍长 , 电感上的电压将降为0伏 , 而负载的电压变为12伏 。
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因为通过电感的电流如果没有变化 , 那么它就只相当于一段导线了 , 所以我们应该严格控制开关通断的时间 , 当开关断开这一段时间 , 他的输出波形此时电感为了阻止电流的减少 , 反应出了这样的电压 , 这时候电感相当于这个电路的电源 , 由电感给负载供电 , 通过二极管形成回路 。
随着时间的增加 , 电感里面的能量慢慢减少 , 负载两端的电压也慢慢降低 , 不等负载的电压降为零 , 开关就闭合了 , 又开始了新的一轮充电 。
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在连续模式下 , 它的波形就成了这个样子 , 有效值差不多接近5伏 , 电容在这里面起到了储能滤波的作用 , 如果没有他 , 波形会变得很尖锐 , 在实际电路中 , 由晶体管控制电路的开关 , 她在一秒之内就能开关上万次 , 还有就是这个开关电源的效率可达90%以上 。
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它的主要损耗是这四个地方 。
第一个是电感的等效电阻会消耗能量 。
第二个是电容的等效电阻 。
第三个是二极管导通压降 。
第四个是晶体管饱和导通时的电阻 。
不过令人兴奋的是 , 这四项损耗加起来也不到10% 。
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