2024-9-14，星期六，7:25，天气：多云，心情：晴。明天就就要迎来三天小长假啦，提前祝大家假期快乐，中秋快乐，幸福美满！
今天继续第11章的学习，主要学习内容为：基本开关稳压器(升压结构+降压结构+逆变结构)。
一、稳压器（续）
1. 基本开关稳压器
我们前面学习的线性稳压器，其晶体管控制单元是一直闭合的，就相当于一个可变电阻，一直在消耗功率，而对于开关型稳压器来说，只在开关闭合的很短的时间内消耗功率，其余时刻内，晶体管要么处于截止状态，要么处于饱和状态，所以其效率要比线性稳压器高很多，可以达到90%以上。开关型稳压器在大多数电子器件中有着十分广泛的应用，如计算机和平板电脑等，开关稳压器可以避免过热并延长电池使用时间。
开关稳压器可以设置成各种功率水平，但是所有的开关型稳压器都需要反馈来控制开-关时间，开关型稳压器共分为三种不同的基本结构：降压、升压和逆变，根据功能的不同，应用在不同的器件上，如显示器通常采用逆变类型，CPU一般采用降压类型，硬盘驱动器一般使用升压类型。
（1）降压结构：在降压结构中，输出电压总是小于输入电压，基本开关稳压器的具体结构如下图所示
其简化等效电路如下图所示：
晶体管Q1用来在一个调制电压的占空比中输入电压，占空比取决于稳压器的负载需求，因为MOSFET比BJT的切换速度更快，所以在截止电压不是很高的情况下，更长使用MOSFET；随后，使用LC滤波器来对开关电压进行分压，因为Q1要么闭合(饱和)要么截止，所以在控制元件上的功耗较小，所以开关稳压器主要使用在大功率应用中，或在像计算机这样对效率有很高要求的器件。
Q1间隔导通截止的波形如下图所示，在导通时间内(ton)电容器充电，在截止时间内(toff)，电容器放电：
当导通时间相对截止时间增加时，电容器充电更多，输出电压增加：
当导通时间相对于截止时间减少时，电容器放电更多，输出电压减小：
所以可以通过调整Q1的占空比ton / (ton + toff)来改变稳压器的输出电压，电感用于进一步平滑充放电引起的输出电压的纹波。
理想情况下，输出电压为VOUT = (ton /T)VIN，T是Q1导通-截止的周期，与频率f有关，T = 1 / f，这个周期是到同时间与截止时间的和，即T = ton + toff，ton / T称为占空比。稳压过程如下图所示，当VOUT试图减小时，放大器输出增加，Q1闭合时间增加，使得电容器充电时间增加，补偿了电压的减小；当VOUT试图增加时，放大器输出减小，Q1闭合时间缩短，补偿了电压的增加：
（2）升压结构：在升压结构中，Q1相当于一个接地开关，如下图所示：
当Q1导通时，VL两端的电压近似等于VIN，在其导通时间内电感电压VL从最大值开始逐渐减小，而且此时二极管D1是反向偏置(正极电压为0)的，Q1导通时间越长，VL就变的越小，在导通时间内电容器通过负载的放电非常少：
当Q1截止时，电感电压极性突然反转并加到VIN上，使得二极管D1正向偏置，并使电容器充电，输出电压等于电容器电压，且大于VIN(因为此时电容器充的电压等于VIN与Q1截止时电感产生电压的和)：
当VOUT试图增大时，Q1的导通时间缩短，从而导致C上的充电量减小，VOUT减小，同理，VOUT试图减小时，Q1的导通时间增加，从而导致C上的充电量增加，VOUT增加。
（3）逆变结构：逆变结构稳压器主要用于产生一个与输入极性相反的输出电压，又被称为降压-升压稳压器。
当Q1导通时，电感电压突变至接近VIN，磁场快速增加，如下图所示，二极管反向偏置，随着Q1的持续导通，电感电压开始下降：
当Q1截止时，磁场缩小并且电感极性反向，二极管正向偏置，电容充电，并产生负向输出电压，Q1的重复导通-截止产生了重复的充电-放电，并由LC滤波器进行平滑。
与升压稳压器相同，Q1导通时间越短，输出电压越高。
