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2020.09.09 DC/DC

開關穩壓器的種類

開關穩壓器的基礎

開關穩壓器有許多種類,分類方法也視其觀點而各有不同。在這裡,姑且從輸入電源的種類開始,以電路方式進行主要分類。首先,輸入電源可以利用DC(直流)或AC(交流)分成DC/DC轉換器和AC/DC轉換器(參照圖27)。這裡記載的「DC/DC轉換器」表示以輸入電源身分將DC電壓變換成DC電壓後輸出,而「AC/DC轉換器」則表示以AC輸入變換成DC電壓。

圖27: 依電路方式分類

圖27: 依電路方式分類

DC/DC轉換器和AC/DC轉換器各自有非絕緣型和絕緣型。絕緣型為輸入(一次)和輸出(二次)可絕緣之類型,絕緣主要可利用變壓器(transformer)。在産業機器或醫療機器等發生損害時需要高安全的情況下被標準使用。非絶縁型在輸出入間有導通,尤其是同一電路機板內無須絕緣之電壓變換等幾乎皆為非絶縁型。

架構非絕緣型及絕緣型之轉換器(亦或整流器、變頻器,converter)由於各自有適合之電路方式,因此可依電路方式分類。圖27所記載之同步整流式或反馳式相當於電路方式。除1構造零件或電路規模不同外,工作原理當然也不同。

接著顥示功能和工作方式的分類,圖28為其概要,而且從這裡開始便進入DC/DC轉換器的話題。AC/DC轉換器由於會在初段將AC整流-平滑後基本上以DC/DC轉換器身分工作,故以後請一視同仁思考。

圖28: 依功能和工作方式分類

圖28: 依功能和工作方式分類

DC/DC變換方面,可以降低或升高輸入電壓。此外,應用上亦可進行升降壓、反轉等變換。電路構造或欲選擇之IC視必要功能而有所不同,例如選擇降壓轉換器。

控制輸出電壓之工作模式有PWM(Pulse Width Modulation:脈衝寬度調變)和PFM(Pulse Frequency Modulation:脈衝頻率調變)。PWM之開關周期(頻率)一定且為藉由調整ON和OFF時間比進行穩定化之模式,而PFM則是ON或OFF時間一定的頻率變更方法。詳細內容後述。

此外,為使輸出穩定化之反饋控制方式有電流模式、電壓模式、遲滯(Hysteresis)等,這幾種也將於之後詳述。

開關穩壓器由這些組合構成,可藉由檢討用途、輸出入條件、設計規格或性能目標、以及成本或尺寸等限制事項來選擇最佳製品,因此必須事先了解各方式的特徴和優缺點。

線性調節器和開關調節器的基本資料