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电源电路基础知识（分类、开关稳压器设计、ECU电源电路设计）

?、电源电路的分类

电源电路具有各种?式和变化形态。本次的基础讲座主要介绍作为电源电路最为常见的、将直流电压转换为另?直流电压的DC/DC转换器。第1讲中我们将就具有不同种类的电源电路，着眼于输?与输出的关系尝试着进?分类。

电源电路所发挥的作?

要使构成设备的电?电路或半导体元器件正常动作，必须稳定地供给由规格确定的电压和电流。发挥该作?的则是电源电路。我们周围的智能?机的AC适配器(充电

器)也是?种电源电路。当然，智能?机内部也安装有许多电源电路，供给处理器、存储器和显?器元件所需的电压和电流(图1)。

图1.?于智能?机的电源电路?例

逆变器和转换器

电源电路透过输出来看?致区分为两种。?般来说，我们将输出为交流的电源电路称作“逆变器”，?将输出为直流的电源电路称作“转换器”。

逆变器

我们将把直流转换为单相交流或者三相交流的电路称作逆变器(Inverter)。此外，

有时也会将某?频率的交流转换为另?频率的交流的电路包含在逆变器中(严格说来，由于将某?频率的交流暂时转换为直流，将该直流转换为另?频率的交流，因?可以说是由转换器＋逆变器构成的)。

逆变器最得到使?的则是?达控制领域。这是因为它具有这样的优点，即与

ON/OFF那样的简单控制相?，通过改变?于驱动?达的交流频率来对旋转进?细致控制就能够达到节能等?的。逆变器还被安装在混合动??和电动汽?上，发挥着将?电容电池所输出的直流转换为主?达的驱动所需的三相交流的作?。

转换器

我们将把某?直流电压转换为另?直流电压的电路、或把交流转换为直流的电路称作转换器(Converter)。有时也会将前者叫做“DC/DC转换器”或“DC-DC转换

器”，将后者叫做“AC/DC转换器”或“AC-DC转换器”。

DC/DC转换器的?的在于供给微机和存储器元件等所需的低电压，被安装在以电?设备和家电产品为?的众多设备上。

AC/DC转换器中我们所熟悉的则是被?于笔记本电脑和智能?机充电的AC适配器。作为电路的构成，可以将AC/DC转换器作为把DC/DC转换器组合到由?极管等构成的整流器上?成的设备来进?处理。

线性稳压器和开关式稳压器

接下来让我们将就电源电路中作为基本的DC/DC转换器稍许详细地进?介绍。刚才我们说明了电源?致上区分为两种，即包括“逆变器”和“转换器”，DC/DC转换器也?样?致上包括两种类型。

线性稳压器

线性稳压器是根据电阻分压的原理，在与负荷之间将输?电压进?分压?获得输出电压的电源电路(图2)。但是，若以通常的电阻元件构成则分压?会被固定起来，输出电压也会在输?电压的变动或负荷变动时发?变化，因?将晶体管或MOSFET作为可变电阻器来使?并进?控制，以便在监控输出电压的同时使得输出电压保持恒定。

线性稳压器的负荷电流会直接流向分压电阻(晶体管或者MOSFET)，因?通过电阻的两端电压×负荷电流求得的功率会成为损失，变为热?散失。因此，与后述的开关式稳压器相?，具有能量转换效率低的缺点。

???，线性稳压器具有其输出脉动(像波纹那样微?的变动)少，且电磁?扰等放射少的特点，因?被作为处理极为微弱信号的放?器段等嫌忌?扰的电路的电源来使?。此外，与开关式稳压器相?，基本上能够以较低的成本进?安装。

图2.线性稳压器的动作原理

分压电路由可变电阻和负荷电阻构成，向负荷供给经过分压后的电压。电流流向分压电阻，因?会发?损失(热损)。

开关式稳压器

开关式稳压器，是通过开关元件(功率元器件)来使输?电压ON/OFF以形成脉冲

波，最后在输出段进?平滑化以得到输出电压的电源电路(图3)。改变ON和OFF的?率来进?输出电压的控制则是其基本原理。

图3.开关式稳压器的动作原理

通过开关元件来进?输?电压的转换以形成脉冲波形，在后段进?平滑化以得到输出电压。能够以ON和OFF的时间?来进?输出电压的控制则是其关键所在。随着开关动作?产?电磁?扰(EMI噪声)则是其缺点。

开关式稳压器的?由度极?，已被设计出各种电路构成并投?实?。若只着眼于输?电压和输出电压的关系，则可如下所?基本上将开关式稳压器分类为3类。

降圧型：

系输出电压?输?电压低的电源电路，作为开关式稳压器最为常见。这种类型也被称作buck（降压）型。

升压型：

系将电感器置于输?侧，通过在开关元件处于ON时将能量蓄积于电感器内，在开关元件处于OFF时使其从电感器释放能量，得到?输?电压?的输出电压的电源电路。它被作为?于驱动需要?电压