【软件工程师学硬件】之 开关电源(2)—— 最简单的开关电源

软件工程师都喜欢“Hello World!”,硬件工程师喜欢用一个led,看看亮不亮。不管怎么样的方式,都反映了我们人类的思维逻辑从简单到复杂,如果一上来就整一个非常复杂的电路,是很容易让人发懵的。
开关电源是一个很常见的电路,原理大家都明白,但是真要是设计出一个具体的电路,或者分析一个具体的电路,还真的不好说。尤其对于我们软件工程师来说,他们实际上并不熟悉复杂的电路,也没有电路分析基础,因此,我们还是从最简单的电路开始吧。
可能大家都用过一节电池的LED手电筒,常识告诉我们,一节电池的电压不超过1.5v,而LED的点亮电压一般是2v以上,换句话说,一节电池是点不亮LED的,但是市场上一节电池的确点亮了LED,这是怎么回事?
实际上仔细观察里面的电路,发现里面有一个升压电路,这个升压电路实际上就是一个非常简单的开关电源,麻雀虽小,五脏俱全。
1、有一个由三极管及电阻构成的振荡器;
2、有一个高频变压器;
3、有一个整流输出电路。
其工作原理基本上和上一节提到的开关电源的原理很类似,由振荡器输出高频方波,然后耦合到次级输出,注意,这里是升压,不是降压。然后再将次级输出的高压方波进行整流,输出9v左右的电压(9v可以点亮多个LED)。
这个电路应用很广泛,不仅应用在手电筒上,也可以应用在遥控器上,很多遥控器需要的电压达到9v左右,但是又没有太大的体积,因此,这个电路满足了需求。
这里要说的是,这只是一个简单的开关电源电路,直接振荡输出升压,实际上就是我们经常提到的逆变器。真正的开关电源是需要加一个开关管,由振荡(PWM)输出的方波控制开关管的开和关,并且还要建立频率和电压的关系,就是我们常说的PFC电路,即输出电压的变化反馈到输入端,导致振荡频率的变化,最终维持频率和电压的稳定。

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