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学习课程
授课教师
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李竹筠

德州仪器降压变换器系统应用经理德州仪器技术委员会委员

降压变换器系统应用经理，德州仪器技术委员会委员，毕业于南京航空航天大学电力电子与电力传动专业。主要从事降压变换器的产品定义和推广，以及相关产品的技术支持。

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课程介绍

降压直流开关变换器基础

总章节：8
课程时长：01:40:00

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李竹筠

德州仪器降压变换器系统应用经理德州仪器技术委员会委员

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00:00

降压直流开关变换器基础原理培训

降压直流开关变换器是将高压输入电压转换为所需的低压输出的核心设备。通过控制主功率部分的半导体器件，配合输入输出滤波电容和滤波电感，实现精准的电压和电流输出。其工作原理包括在特定时间段内通过功率半导体导通和关断，利用电感的续流特性，为负载提供持续电力。开关周期和频率是其重要参数，决定变换器的性能。

02:15

降压直流变换器的占空比及其输入输出关系

降压直流变换器中占空比的概念，定义为Q1的导通时间除以开关周期，占空比在0到1之间，特殊情况下可等于1。介绍了降压变换器在不同工作状态下的输入输出关系，重点分析了电感电流的上升和下降斜率，得出Vₒ = D × Vᵢₙ的结论，说明降压变换器的降压原理。同时，提及了后续将讨论的开关节点电压平均值及电感电流平均值。

04:39

降压直流变换器的电压和电流分析

在讨论降压直流变换器时，指出电感在导通阶段和关断阶段的平均电压为零，因此SW节点的平均电压等于Vₒ。进一步分析电感电流的平均值，由流经电容和负载的两部分电流组成。在稳态下，电容的充放电平衡，平均电流为零，从而得出电感电流的平均值等于Iₒ。

06:19

降压式变换器的CCM与DCM状态分析

降压变换器（Buck Converter）在电感电流连续模式（CCM）和断续模式（DCM）下的工作原理。在CCM状态下，电感电流持续流动，而DCM状态下，电感电流会归零并保持。此外，分析了功率开关管（Q1）和续流二极管（D1）在不同状态下的导通行为，并指出当电感电流为零时，输出电容（Cₒ）单独为负载提供能量。

08:41

电感电流对开关变换器输出影响及直流降压变换器纹波分析

电感电流进入断续导通模式（DCM）时，输出电压与负载、开关周期及电感量L相关，不再遵循CCM状态下的线性关系。根据能量守恒原理，电感在导通阶段存储的能量需等于负载在一个周期内消耗的能量。此外，在连续导通模式（CCM）下，输出电压纹波大小由电感电流纹波Δiₗ、开关频率f_sw及输出电容Cₒ共同决定。

10:09

开关电源纹波控制及高频趋势分析

开关电源的输出电压纹波与输出功率无关，主要受输出电容大小和输出频率影响，增加输出电容和提高频率可减小纹波。同时，使用大电感可直接减少电感的纹波量，进而减小电压纹波。此外，电感电流上升与输出电压纹波存在90度相位差。探讨了降压开关变换器输入输出关系，包括电感电流平均值、switch node 的平均值、输出电压纹波及工作状态的断续和连续性。

11:47

降压直流开关变换器工作原理分析

讲解了基于LMR14030 EVM评估板的降压直流开关变换器的工作原理。在连续导通模式（CCM）下，当输入12伏，输出5伏，电流1.5安培时，电感电流为连续的；而在相同输入输出条件下，当输出电流降至0.1安培时，电感电流进入断续模式（DCM）。此外，分析了电感电流的上升和下降过程以及纹波的大小。还指出，在断续模式下，电感电流下降到0后出现的振铃现象是由电感与开关变换器内部MOSFET的寄生电容谐振引起的，这属于正常现象。