一、开关电源控制方式的划分及其实现机制
开关电源控制的方法多样,分别基于不同的控制技术实现。主要控制方式包括:使用内部集成的基准电源、应用稳压管以及采用专用基准电源器件。其中,内置基准电源的方式操作简便,但通常较为固定,灵活性有限;而稳压管则在控制精度上略显不足。为了获得精确的调控效果,推荐使用专门的基准电源器件作为误差的对比基准。
二、并联与串联基准电源器件的工作原理
基准电源器件按其连接方式可分为串联型和并联型。在并联型设备中,基准电源与负载并行连接,通过调整内部电流IQ来维持基准电压UREF的稳定,常见器件包括LM358、AD589等。串联型设备则是基准电源与负载串行连接,调整电阻RS以保持UREF稳定,典型器件有AD581、REF192、TL431等。
三、TL431基准电源器件的应用与工作原理
TL431是由德州仪器(TI)生产的一种三端可调分流基准源,具备优良的热稳定性。该器件能够通过两个外部电阻调节输出电压范围在2.5V至36V之间。其动态阻抗极低,为0.2Ω。在电源设计中,这种基准源可以通过改变反馈电压,实现广泛的输出电压调整。例如,通过设定R1和R2的阻值,可以精确控制输出电压Vo,若R1等于R2,则输出5V。
四、PWM/PFM/PSM三种电源调制方式
在开关电源的设计中,常见的调制方式包括脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)和脉冲跨周期调制(PSM)。其中,PWM是固定频率调整脉冲宽度,PFM则是在脉冲宽度固定的情况下调整频率,而PSM则是在保持频率和宽度不变的情况下,通过跳过一些脉冲周期来调节输出。PFM和PSM在轻负载时效率较高,但PFM由于频率变化导致的纹波较大,对滤波设计要求高;PSM虽效率高但可能导致输出电压纹波大,不适合精确电源需求。
五、电压与电流控制型开关电源的比较
开关电源根据控制方式不同,可以分为电压控制型和电流控制型。电压控制型以其简单的反馈环路和稳定的调制过程为主要特点,适用于多数标准应用;而电流控制型则通过增加电流控制环,响应速度快,适合需快速响应电压变化的场合。电流型控制通过周期性限制电流,便于实现过电流保护,但电路设计和分析较为复杂,可能需增加额外的补偿电路以确保稳定性。
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