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非隔離Buck芯片內(nèi)部工作原理是怎樣的?(非隔離芯片的內(nèi)部工作原理)
類別:媒體報(bào)道 發(fā)布時(shí)間:2024-12-16 11:16:37 瀏覽人數(shù):18010

非隔離Buck芯片是電源管理領(lǐng)域中常用的DC-DC轉(zhuǎn)換器,主要用于將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓,同時(shí)保持電流的穩(wěn)定。本文將深入探討非隔離Buck芯片的內(nèi)部工作原理,包括其基本組成、控制機(jī)制以及工作模式。

非隔離Buck芯片的基本組成


非隔離Buck芯片的核心組件包括:

    開關(guān)管(S):通常是一個(gè)MOSFET,負(fù)責(zé)控制電流的導(dǎo)通和關(guān)斷。
    電感(L):在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)儲存能量,在關(guān)斷時(shí)釋放能量,維持電流的連續(xù)性。
    電容(C):平滑輸出電壓,減少電壓紋波。
    二極管(D):在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)提供電流的續(xù)流通道,防止電感電流反向沖擊開關(guān)管。



控制機(jī)制:PWM技術(shù)


非隔離Buck芯片的工作原理基于脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)。PWM技術(shù)通過調(diào)整開關(guān)管的占空比(即開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間與整個(gè)周期時(shí)間的比例)來控制輸出電壓的大小。具體來說:

    導(dǎo)通階段(Ton):開關(guān)管導(dǎo)通,電感充電,電流增加,輸入電壓通過電感和二極管向輸出端供電。
    關(guān)斷階段(Toff):開關(guān)管關(guān)斷,電感通過二極管繼續(xù)向輸出端供電,電流減少。

整個(gè)周期(Ts)由導(dǎo)通時(shí)間(Ton)和關(guān)斷時(shí)間(Toff)組成,占空比(D)定義為D = Ton/Ts。通過改變占空比,非隔離Buck芯片能夠調(diào)整輸出電壓,滿足不同的電源需求。

工作模式


非隔離Buck芯片的工作模式主要分為以下三種:

    CCM(Continuous Conduction Mode):電感電流連續(xù)工作模式,即在整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)電感電流不會降到零。
    DCM(Discontinuous Conduction Mode):電感電流不連續(xù)工作模式,即在每個(gè)開關(guān)周期結(jié)束時(shí)電感電流會降到零。
    BCM(Boundary Conduction Mode):電感電流連續(xù)工作臨界模式,即在每個(gè)開關(guān)周期結(jié)束時(shí)電感電流剛好降到零。

不同的工作模式對應(yīng)不同的應(yīng)用場景和效率表現(xiàn)。



保護(hù)機(jī)制


非隔離Buck芯片通常集成了多種保護(hù)功能以確保電路的安全和穩(wěn)定運(yùn)行,包括:

    過溫保護(hù)(OTP):當(dāng)芯片溫度超過預(yù)設(shè)值時(shí),自動(dòng)降低輸出或關(guān)閉輸出以保護(hù)芯片。
    過壓保護(hù)(OVP):防止輸出電壓超過安全值。
    欠壓保護(hù)(UVLO):確保芯片在輸入電壓過低時(shí)不會工作。
    短路保護(hù)(SCP):在輸出端發(fā)生短路時(shí)保護(hù)芯片不受損害。

結(jié)論


非隔離Buck芯片通過PWM控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了輸入電壓到輸出電壓的高效轉(zhuǎn)換。其內(nèi)部的開關(guān)管、電感、電容和二極管協(xié)同工作,保證了電流的連續(xù)性和輸出電壓的穩(wěn)定性。同時(shí),多種保護(hù)機(jī)制的集成,使得非隔離Buck芯片在各種應(yīng)用中都能提供可靠和安全的電源管理解決方案。

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