1.2 什么是開關(guān)穩(wěn)壓器？

開關(guān)穩(wěn)壓器，英文(regulatior)，或稱調(diào)節(jié)器、穩(wěn)壓源，是用于穩(wěn)定電壓的電子設(shè)備。它的實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)控制系統(tǒng)，也就是負(fù)反饋。當(dāng)電壓上升時(shí)，通過負(fù)反饋使其降低；當(dāng)電壓下降時(shí)，通過負(fù)反饋使其升高。這樣就形成了一個(gè)自動控制的環(huán)路。

在圖中，方框圖展示了 PWM（脈寬控制方式），除此之外，還有其他控制方式，如 PFM（頻率控制方式）和移相控制方式等。

1.3 脈寬調(diào)試方式(PWM)

1.3.1 周期性的改變開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間的簡單方法

占空比是指開關(guān)在開通狀態(tài)下的時(shí)間與整個(gè)開關(guān)周期的時(shí)間之比，即 ton / T，ton(開通時(shí)間) + toff(關(guān)斷時(shí)間) = T(開關(guān)周期)。然而，我們不能僅依靠一個(gè)脈沖來實(shí)現(xiàn)能量的平穩(wěn)流動。

為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的電壓，我們需要通過許多高頻脈沖來切換開關(guān)，從而在開關(guān)接通期間存儲能量，并在開關(guān)切斷時(shí)釋放這些能量。這種方法可以確保能量的平穩(wěn)流動，避免電壓波動。

1.3.2 在電子行業(yè)中有兩種主要儲能器件

1.4 案例：簡化的降壓開關(guān)電源

上圖展示了一個(gè)簡化的降壓開關(guān)電源的電路圖，為了便于對電路進(jìn)行分析，我們暫時(shí)不考慮反饋控制部分。

狀態(tài)1，當(dāng)S1閉合時(shí)，輸入能量從電容C1傳遞，通過S1、電感器L1、電容C2和負(fù)載RL進(jìn)行供電。同時(shí)，電感器L1也開始儲存能量。在這個(gè)過程中，加在L1上的電壓可以表示為Vin-Vo=L*di/dton。

狀態(tài)2，當(dāng)S2斷開時(shí)，能量不再從輸入端獲取，而是通過續(xù)流回路，從電感器L1儲存的能量傳遞到電容C2、負(fù)載RL和二極管D1。此時(shí)，可以得到L*di/dtoff= Vo的表達(dá)式。最終，我們可以得出Vo/Vin=D的關(guān)系，其中D為占空比，永遠(yuǎn)小于等于1。由于D的值永遠(yuǎn)小于1，因此Vo永遠(yuǎn)小于Vin。

以下是各個(gè)器件的詳細(xì)作用解釋：

1. 輸入電容器（C1）：輸入電容器的主要作用是使輸入電壓平穩(wěn)。它能夠吸收或釋放電荷，從而平滑輸入電壓的波動，使得輸入電壓保持穩(wěn)定，為后續(xù)電路提供穩(wěn)定的能量輸入。
2. 輸出電容器（C2）：輸出電容器的主要作用是使輸出電壓平穩(wěn)。在開關(guān)電源中，輸出電壓往往會因?yàn)樨?fù)載的變化而產(chǎn)生波動，輸出電容器能夠吸收這些波動，從而保持輸出電壓的穩(wěn)定，保證負(fù)載的正常工作。
3. 續(xù)流二極管（D1）：續(xù)流二極管的作用是在開關(guān)開路時(shí)為電感器提供一條電流通路。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電感器中的電流會因?yàn)檎也坏酵范a(chǎn)生很高的反電動勢，這個(gè)反電動勢可能會損壞電路中的器件。續(xù)流二極管的導(dǎo)通可以消除這個(gè)反電動勢，為電感器提供一條電流通路，保護(hù)電路中的器件不受損壞。
4. 電感器（L1）：電感器的主要作用是用于存儲即將傳送至負(fù)載的能量。電感器能夠以磁場的形式存儲能量，當(dāng)電流通過電感器時(shí)，磁場會發(fā)生變化，從而將電能轉(zhuǎn)化為磁能存儲起來。當(dāng)電流斷開時(shí)，磁場會發(fā)生變化，將磁能轉(zhuǎn)化為電能，從而向負(fù)載輸出能量。電感器在這個(gè)過程中起到了能量的存儲和釋放的作用。

通過上述解釋，我們可以清楚地了解各個(gè)器件在開關(guān)電源中的重要作用和它們的工作原理。