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【Maker 電子學】漫談交換式電源的原理與設計—PART9

   
作者:Bird

我們花了八次的篇幅,介紹了 boost converter 交換式升壓轉換器的原理與應用,接下來我們要進入交換式電源的另一個常用結構:buck converter,也就是可以降壓的交換式電源。

Buck converter 很多時候又叫做「step-down」converter,step-down 這個名字看起來跟降壓就比較有關係,至於爲什麼降壓的交換式電源叫做「buck」,則和它的工作原理有關(這裡先賣個關子)。

Buck conveter 的工作原理與 boost converter 有諸多類似之處,因此如果讀者已經熟悉前幾回講過的 boost converter 原理,就能很快掌握其中的精神。

Buck 降壓結構

照例我們先來看看 buck converter 的電路結構。

(圖片來源:Bird 提供)

上圖是一個經過簡化的、典型的 buck converter 電路。我們用電池的符號來代表輸入電壓源、電阻的符號來代表負載。

這個電路看起來是不是跟 boost converter 有幾分相似?它們一樣都有一個儲能電感 L1、一個二極體 D1、一個切換開關 SW1,以及一個輸出電容器 C1;與 boost converter 不同的是,這幾個零件的相對位置改變了,因此運作原理也稍有不同。

儲能電感

電感是交換式電源中非常關鍵的一個零件,我們再來複習一下它的工作原理。

電感是一種用「磁場」來儲存能量的電子零件,當我們施加一個電壓在電感上時,會開始有電流流過電感。電流流過電感時,會在電感上面產生一個磁場,這是物理學上的厄斯特定律,而另一個很妙的現象是,根據法拉第電磁感應定律,變化的磁場會感應出一個電動勢,因此建立在電感上面的這個變動磁場,又會在電感上感應出一個電動勢,這個現象稱之爲電感的「自感」現象。

由於自感現象,電感有一種抵抗電流變化的傾向。當我們加一個電壓在電感上時,它不像電阻一樣會馬上建立一個 I = V/R 的電流,而是從 0 開始,電流逐漸上升。

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Liang Bird

Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

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