一种宽范围可调的小型DC—DC降压变换器

摘要：提出了一种小型可调压DC-DC降压变换器的结构。主电路由MOSFET管、电感器及滤波电容器构成。通过PWM波控制，由于PWM波的驱动能力较差，设计驱动电路通过与PWM发生器一同控制MOSFET管的通断。通过改变PWM波的占空比来改变输出电压以达到可调压的目的。该降压变换器设计简单、经济适用、体积较小，输出电压可调。主要由主电路和驱动电路组成。该变换器适用于较低压工作场合，输入电压在5V至20V之间，输出电压在3V至18V之间。对电路的工作原理和结构进行了深入分析，并通过实物制作验证其可行性。 
　　关键词：DC-DC降压；PWM；MOSFET；驱动电路 
　　DOL：10.3969/j.issn.1005-5517.2016.1.009 
　　引言 
　　随着电子产品的快速发展，消费者对移动电源的需求越来越高，在移动电源中、除储能部分之外降压模块也是必不可少的^[1]。现在市场上大多数降压模块均采用固定降压器件，其输出电压不可调节，如需要不同电压值则需要购买不同型号的降压器件。本文设计的降压电路可提供多种输出电压、操作简单、经济实用。现在降压电路的主电路多采用IGBT或者采用容阻降压电路原理，这两种降压电路较为复杂、而且价格昂贵，本文采用MOSFET管作为降压主电路的开关器件。MOSFET管价格便宜，应用广泛，可以降低成本。 
　　1主电路设计 
　　本文主电路采用经济实用的MOSFET管作为主开关受控器件^[2]，自1976年开发出功率MOSFET以来，随着半导体工艺技术的发展，它的性能不断提高，如高压功率MOSFET其工作电压可达1200V，MOSFET其阻值仅lOmΩ，工作频率范围从直流到数兆赫；保护措施越来越完善；并开发出各种贴片式功率MOSFET（如Siconix最近开发的厚度为1.5mm的“LittleFoot”系列）。另外，价格也不断降低，使其应用越来越广泛。主电路的储能器件选用电感器件，在主电路的输入端与输出端分别加入由电解电容器与瓷片电容器构成的缓冲滤波器，防止器件损坏。瓷片电容器的作用主要是进行滤波，防止输入或输出的电压存在高次谐波，损坏用电设备及内部器件。二极管为电感的放电提供续流回路。主电路框图如图1所示。 
　　1.1主电路设计 
　　分析主电路框图（图1）和主电路原理图（图2）可知，输入端输入一直流电压，经过C1缓冲与C2滤波，当MOSFET管导通时电感L充电、此时负载两端的电压为输入电压减去电感器两端电压，当MOSFET管断开时，电感器充当电源，经负载与二极管构成回路进行放电，此时负载两端电压为电感器两端电压，周而复始、达到降压目的。