Buck变换器
Buck 变换器只能用于执行降压操作,就是当电源电压是高于所需要的设备电压时。如图2 所示,当电源开关SW1 闭合时,输入电压VIN 连接到电一体电感器制作感L 的输入端。逆向偏压二极管能确保设备电流在一个方向上传输。与此同时,电感中保存的能源不断增加。当电源开关断开时,电感中保存的电能释放出来,电流流经二极管持续提供给设备。电感中存储的电能逐渐减少,设备电流亦开始下降。Buck 变换器的主要电能存储设备是电感。功率电感的设计必须确保有足够的电能存储空间,满足电源关闭期间(SW1 打开)的设备电源要求。对于HB-LED 应用,HB-LED 需在恒定电流下工作,buck 变换器亦被认为只在连续导通状态(continuous conduction mode ) 下运行。
感应器电流有两种状态:通流状态(SW1 闭合)和断流状态(SW1 打开)。处于通流状态时插件电感工厂,电感的电流开始直线上升,电流的最大变化可以使用下列公式计算:
其中tON 是SW1 闭合的时间。VOUT 是设备RL上的电压。同样,处于断流状态时,绕线电感电流在SW1 打开期间下降,电流的最大变化可以使用以下公式计算:
其中tOFF 是SW1 打开的时间。VD 表示二极管上的电压。假设tON 与tOFF 之和是开关时间的总长短T,那么tON 亦可以计算为:
其中D 是闭合时间的占空比。在理想情况下,逆向二极管的压降VD 为零,打开和关闭状态之间的电感电流之和是恒定的。如公式(4)所示,我们可以很容易地推断出来,buck 变换器的输出电压增益等于占空比D 而且永远小于1。
公式(1)和(2)定义了输出负载上的最大纹波电流。如果定义了可接受的纹波电流IL、开关频率SW1(1/T)、电源电压VIN 和目标输出电压VOUT,则可以通过公式(1)和(3)计算出所需的功率电感值。
闭环控制
使用 buck 变换器驱动HB-LED 时,系统必须能够保持恒定的输出电流。输出电压或输出电流通过改变电源开关SW1 的占空比直接进行控制。非常普遍的做法是采用低欧姆电阻(通常1Ω - 5Ω)作为电插件电感器公司流感应器来监控HB-LED 的正向电流。该电阻将正向电流转换成电压,并与恒定参考电压VREF 进行比较。VREF 是预先定义的,而对应于所需的目标负载电流。如果电流感应器电压高于参考电压,则表示负载电流高于目标电流。反馈环路会减少占空比D 来驱动电源开关。相反,如果电流感应器电压低于参考电压,占空比D 则会增加。图3 为闭环控制buck 变换器的示意图。
图3:闭环控制buck变换器
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