1. 从电阻降压到开关降压

希望将 100 V 的直流电源通过 DC/DC 变换,得到 50 V、10 A 的输出。

DC/DC 变换的输入与输出要求

最简单的办法是在负载前串联一个电阻降压,但损耗很大,而且输出电压会随负载电流变化。因此,采用开关周期性通断,再添加 LC 滤波器,将开关节点的方波电压滤成纹波较小的直流输出。

开关降压电路与 LC 输出滤波器

2. 输出反馈与闭环控制

一个完整的控制系统还需要对输出量进行采样,将采样值与参考值比较,通过负反馈调节开关的占空比,使输出保持在目标值附近。

带输出采样与负反馈的开关电源控制系统

3. 从降压拓扑到升压拓扑

将电感放到输入侧,并按下图调整开关连接,就形成了 Boost 升压拓扑。

Boost 升压拓扑与输出电压随占空比变化的关系

电感电流不能突变。以开关接到图中位置 1 为导通状态:

  • 开关导通(位置 1)时: 输入电源向电感储能,输出电容向负载供电。
  • 开关关断(切换到位置 2)时: 输入电源与电感共同向输出侧供能,为负载供电并补充电容的能量。