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常見的直流轉換器有以下類型:
降壓轉換器(Buck Converter):
工作原理:當開關管導通時,輸入電源給電感充電,電流通過電感流向負載,同時給輸出電容充電;開關管關斷時,電感中儲存的能量通過二極管續流,給負載提供電流,維持輸出電壓。由于在開關管導通期間,輸入電壓沒有完全加在負載上,所以輸出電壓低于輸入電壓。
應用場景:應用于手機充電器、平板電腦、筆記本電腦等電子設備中,將較高的輸入電壓轉換為適合設備內部電路工作的較低電壓。例如,將 5V、9V 或 12V 的輸入電壓轉換為 3.3V、1.8V 等較低的電壓,為芯片等電子元件供電。
升壓轉換器(Boost Converter):
工作原理:開關管導通時,電感儲存能量,此時輸入電源給電感充電,二極管反向截止,輸出電容給負載供電;開關管關斷時,電感中的電流不能突變,電感產生的自感電動勢與輸入電壓疊加,通過二極管給輸出電容和負載充電,使輸出電壓升高。所以,升壓轉換器可以將較低的輸入電壓轉換為較高的輸出電壓。
應用場景:常用于太陽能電池板、移動電源等設備中。例如,太陽能電池板在光照不足時輸出電壓較低,通過升壓轉換器可以將電壓升高到適合給蓄電池充電或給其他設備供電的電壓值;移動電源中的升壓電路可以將電池的輸出電壓提升到 5V 等標準輸出電壓,以便給手機等設備充電。
升降壓轉換器(Buck-Boost Converter):
工作原理:這種轉換器結合了降壓和升壓的功能,通過控制開關管的導通和關斷時間,可以實現輸出電壓既可以高于輸入電壓,也可以低于輸入電壓。當輸入電壓高于輸出電壓設定值時,電路工作在降壓模式;當輸入電壓低于輸出電壓設定值時,電路工作在升壓模式。
應用場景:適用于輸入電壓變化范圍較大,且需要輸出電壓可升可降的場合。例如,一些便攜式電子設備,其電池電壓會隨著使用時間而變化,升降壓轉換器可以保證在不同的電池電壓下,都能輸出穩定的電壓給設備供電。
反激式轉換器(Flyback Converter):
工作原理:變壓器的初級繞組和次級繞組的同名端相反。開關管導通時,變壓器初級繞組儲存能量,次級繞組由于二極管反向截止沒有電流流過;開關管關斷時,初級繞組的能量釋放,次級繞組感應出電壓,二極管導通,給負載提供能量。反激式轉換器可以實現電氣隔離,即輸入和輸出之間沒有直接的電氣連接。
應用場景:常用于小功率電源適配器、充電器等設備中,由于其結構簡單、成本較低,且能夠提供一定的隔離功能,所以在對安全性和成本有要求的場合應用廣。
正激式轉換器(Forward Converter):
工作原理:變壓器的初級繞組和次級繞組的同名端相同。開關管導通時,輸入電源通過變壓器的初級繞組給負載供電,同時給變壓器的次級繞組充電;開關管關斷時,次級繞組的能量通過二極管續流,給負載提供持續的電流。正激式轉換器的變壓器利用率較高,輸出功率相對較大。
應用場景:適用于中大功率的電源設備,如服務器電源、工業電源等。
線性直流轉換器(Linear DC Converter):
工作原理:通過線性元件(如電阻、晶體管等)來降低輸出電壓。輸入電壓通過線性元件時,會在元件上產生電壓降,從而得到較低的輸出電壓。這種轉換器的輸出電壓相對穩定,紋波較小。
應用場景:常用于對輸出電壓精度要求較高、輸出電流較小的場合,如音頻設備、精密儀器等。不過,線性直流轉換器的效率較低,且發熱量大,在大功率應用中不太適用。
隔離式直流轉換器:
工作原理:通過變壓器或光耦等隔離元件,將輸入和輸出電路進行電氣隔離,消除了輸入和輸出之間的直流路徑。這樣可以保護負載免受輸入電源的干擾,提高系統的安全性和可靠性。
應用場景:在對安全性要求較高的場合,如醫療設備、工業控制設備等,通常會使用隔離式直流轉換器,以防止因電氣故障對人體或設備造成傷害。