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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最后我们再来看一下它是如何降压的,当我们闭合开关时,一部分电压被施加在了这个电感上,但只是把能量储存起来了,消耗的能量很少,这时候输出可达5伏,而线性电源的话,这一部分都以热量的形式白白浪费了,这就是为什么开关电源的效率高。

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然后当开关断开之后,电感上的电压开始给负载充电,师傅在继续保持5V,这就是开关电源的大致原理,不知道你们听懂了吗?听懂的话希望给个赞。

好了,这期就到这里了,觉得对屏幕前的你有帮助的麻烦一键三连

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