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【設(shè)計大賽】用三極管做 dc-dc Buck

參賽類型：開關(guān)電源

用三極管做一款dc-dc Buck 線路，比較適合初學(xué)者 DIY。有興趣的朋友可以動手搭一下玩玩 ~ 線路簡單，成本也很低。 
初初搭這個電路的時候，沒有想到輸出能帶1A的負(fù)載。而且，不論帶載能力，還是效率都比MC34063要高?？蛰d時的輸入電流極低，只有不到0.5mA。似乎很少有 IC 能做到這么低。
這個線路的不足是輸出電壓的負(fù)載調(diào)整率差一些，看看有沒有什么辦法改進(jìn)一下 ~
Input = 12V
Output = 5.2V / 1A

21帖和25帖中，有工作原理介紹~


全部回復(fù)(85)
正序查看
倒序查看
zhaisiqi
LV.3
2
2012-05-01 17:48
上圖
0
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zq2007
LV.11
3
2012-05-01 20:36
@zhaisiqi
上圖
隔離還是非隔離？期待。
0
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mko145
LV.8
4
2012-05-01 20:36
@zhaisiqi
上圖

本來想用5V6的穩(wěn)壓管，手上沒有。只能用6V2的將就了，電壓偏高一些。

  

0
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2012-05-02 08:19

樓主，五一都不休息哈！

加油，期待你的作品哦！

0
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mko145
LV.8
6
2012-05-02 12:24
@笨小孩1114
樓主，五一都不休息哈！加油，期待你的作品哦！

簡單測試了一些數(shù)據(jù)， 實(shí)際輸入電壓在 12.5V 左右

輸出電流

0

50mA

100mA

200mA

500mA

800mA

1000mA

輸出電壓

5.62V

5.47V

5.44V

5.40V

5.27V

5.24V

5.11V

效率

N/A

81.90%

84.20%

85.80%

82.90%

83.90%

83.00%

0
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小鄺
LV.5
7
2012-05-02 23:15

學(xué)習(xí)了。多謝樓主分享

0
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fjsh2188
LV.5
8
2012-05-03 09:33
@mko145
簡單測試了一些數(shù)據(jù)，實(shí)際輸入電壓在12.5V左右輸出電流050mA100mA200mA500mA800mA1000mA輸出電壓5.62V5.47V5.44V5.40V5.27V5.24V5.11V效率N/A81.90%84.20%85.80%82.90%83.90%83.00%
嘿，效率不錯唉。精度也還行。
0
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grtang
LV.7
9
2012-05-03 10:04
@mko145
簡單測試了一些數(shù)據(jù)，實(shí)際輸入電壓在12.5V左右輸出電流050mA100mA200mA500mA800mA1000mA輸出電壓5.62V5.47V5.44V5.40V5.27V5.24V5.11V效率N/A81.90%84.20%85.80%82.90%83.90%83.00%
輸出紋波和工作頻率是多少，
0
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mko145
LV.8
10
2012-05-03 12:14
@grtang
輸出紋波和工作頻率是多少，

頻率會根據(jù)輸出電流而變化，紋波大概200mVp-p左右。waveform 不太漂亮 ~ 

    


0
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zq2007
LV.11
11
2012-05-03 13:25
@mko145
本來想用5V6的穩(wěn)壓管，手上沒有。只能用6V2的將就了，電壓偏高一些。[圖片]  
這個原理圖大家看出什么問題了嗎？
0
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mko145
LV.8
12
2012-05-03 20:54
@zq2007
這個原理圖大家看出什么問題了嗎？
請指教 ~
0
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lvyuanpu
LV.5
13
2012-05-03 23:03
@zq2007
這個原理圖大家看出什么問題了嗎？

感覺像個線性穩(wěn)壓電路，雖然加了個電感。

沒怎么看懂，還請大神給予指導(dǎo)

0
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grtang
LV.7
14
2012-05-04 09:51
@mko145
頻率會根據(jù)輸出電流而變化，紋波大概200mVp-p左右。waveform不太漂亮~ [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] 
第三個圖，中間一個細(xì)脈沖，何解？
0
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107535230
LV.1
15
2012-05-04 11:07

如果這個6.2V的穩(wěn)壓管開路會有什么后果,之前也用過一個NPN+穩(wěn)壓管的,帶小負(fù)載用過,但是穩(wěn)壓管開路,后端電壓與收入電壓差不多.造成后端負(fù)載燒毀.

0
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mko145
LV.8
16
2012-05-04 11:44
@107535230
如果這個6.2V的穩(wěn)壓管開路會有什么后果,之前也用過一個NPN+穩(wěn)壓管的,帶小負(fù)載用過,但是穩(wěn)壓管開路,后端電壓與收入電壓差不多.造成后端負(fù)載燒毀.
如果穩(wěn)壓管開路， 大概會有你說的那種情況發(fā)生 ~　
0
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mko145
LV.8
17
2012-05-04 18:46
@grtang
第三個圖，中間一個細(xì)脈沖，何解？
這個問題不是太好解釋，還沒想清楚。
0
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gaohq
LV.8
18
2012-05-04 19:09
@zq2007
這個原理圖大家看出什么問題了嗎？
不能啟動
0
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PQ2620
LV.4
19
2012-05-04 20:59

負(fù)載調(diào)整率可以把6V2換成tl431做動態(tài)調(diào)整，

0
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mko145
LV.8
20
2012-05-04 22:44
@PQ2620
負(fù)載調(diào)整率可以把6V2換成tl431做動態(tài)調(diào)整，

負(fù)載調(diào)整率比較差也并不一定完全是因?yàn)榉€(wěn)壓管的電壓不夠穩(wěn)定。請參看負(fù)載 500mA 時的 waveform， 其中黃色線為輸出電壓，藍(lán)色為 Q2 的 Vb。從圖上看 Vbe 有大概 0.8V ，而不是 0.6 ~0.7V . 也就是說輸出電壓的變化有可能是 Vbe 的變化導(dǎo)致的 ~ 由于手上只有 500mA 的 waveform，沒有辦法比較。

  

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mko145
LV.8
21
2012-05-05 16:08

有的朋友可能不是很清楚這個線路的工作原理，來簡單介紹一下。不一定對，歡迎大家批評指正 ~

一 Q1導(dǎo)通的時候：

（1）L1上的電流增加，同時輸出的電壓也升高。此時Q2導(dǎo)通，為Q1提供足夠的基極電流。

（2）隨著輸出電壓的升高，Q2的 Vbe逐漸下降（Vb點(diǎn)的電壓由于穩(wěn)壓管D2的存在不能超過6V2）, Q2 的Ice（也就是Q1的Ib）也隨之下降。

（3）當(dāng)Q1的Ib減小到不足以使Q1完全導(dǎo)通的時候，Vce變大。A點(diǎn)的電壓下降一點(diǎn)點(diǎn)。這一點(diǎn)點(diǎn)的電壓下降使得電容C2放電，放電方向如圖所示。

（4）C2的放電使得Q2的基極電壓Vb下降，Ice隨之減少。Q1的導(dǎo)通進(jìn)一步變差，A點(diǎn)的電壓也進(jìn)一步下降。

（5）如此的反饋導(dǎo)致Q1，Q2迅速關(guān)斷，A點(diǎn)電壓下降到0V附近。由于C2的放電，把Q2的基極電壓Vb拉低1-2V。 圖中綠色為A點(diǎn)電壓，紅色為Q2的Vb，藍(lán)色為電感上的電流。

  

   

0
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PQ2620
LV.4
22
2012-05-05 16:53
@mko145
負(fù)載調(diào)整率比較差也并不一定完全是因?yàn)榉€(wěn)壓管的電壓不夠穩(wěn)定。請參看負(fù)載500mA時的waveform，其中黃色線為輸出電壓，藍(lán)色為Q2的Vb。從圖上看Vbe有大概0.8V，而不是0.6~0.7V.也就是說輸出電壓的變化有可能是Vbe的變化導(dǎo)致的~由于手上只有500mA的waveform，沒有辦法比較。[圖片]  
負(fù)載調(diào)整率是有VBE的關(guān)系。那也是帶到500MA就要下降0.8V了，如果你在帶到1A就會下降更多了，因?yàn)槟愕腣B固定了在6.2V，那么你空載載時就輸出6.2V，由于PN結(jié)有0.6-0.7V的壓降差，那么帶上一定的負(fù)載就會下降0.6-0.7，帶再高的負(fù)載輸出電壓在不變下，輸出功率不變下，負(fù)載加大，那么電壓就會下來了，P=UI，總P不變時I增大那么U自然就下來，如果加入TL431做動態(tài)調(diào)整，那么U=P/I，比如動態(tài)調(diào)整率達(dá)到100%，即U不變，那么I增大，P就會增大，所以想啟用三極管的最大功率就要加入動態(tài)調(diào)整率。
0
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mjun
LV.7
23
2012-05-05 17:48
@mko145
有的朋友可能不是很清楚這個線路的工作原理，來簡單介紹一下。不一定對，歡迎大家批評指正~一Q1導(dǎo)通的時候：（1）L1上的電流增加，同時輸出的電壓也升高。此時Q2導(dǎo)通，為Q1提供足夠的基極電流。（2）隨著輸出電壓的升高，Q2的Vbe逐漸下降（Vb點(diǎn)的電壓由于穩(wěn)壓管D2的存在不能超過6V2）,Q2的Ice（也就是Q1的Ib）也隨之下降。（3）當(dāng)Q1的Ib減小到不足以使Q1完全導(dǎo)通的時候，Vce變大。A點(diǎn)的電壓下降一點(diǎn)點(diǎn)。這一點(diǎn)點(diǎn)的電壓下降使得電容C2放電，放電方向如圖所示。（4）C2的放電使得Q2的基極電壓Vb下降，Ice隨之減少。Q1的導(dǎo)通進(jìn)一步變差，A點(diǎn)的電壓也進(jìn)一步下降。（5）如此的反饋導(dǎo)致Q1，Q2迅速關(guān)斷，A點(diǎn)電壓下降到0V附近。由于C2的放電，把Q2的基極電壓Vb拉低1-2V。圖中綠色為A點(diǎn)電壓，紅色為Q2的Vb，藍(lán)色為電感上的電流。[圖片]   [圖片]  
恩，這個電路不錯！！
0
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2012-05-05 20:40
@mko145
有的朋友可能不是很清楚這個線路的工作原理，來簡單介紹一下。不一定對，歡迎大家批評指正~一Q1導(dǎo)通的時候：（1）L1上的電流增加，同時輸出的電壓也升高。此時Q2導(dǎo)通，為Q1提供足夠的基極電流。（2）隨著輸出電壓的升高，Q2的Vbe逐漸下降（Vb點(diǎn)的電壓由于穩(wěn)壓管D2的存在不能超過6V2）,Q2的Ice（也就是Q1的Ib）也隨之下降。（3）當(dāng)Q1的Ib減小到不足以使Q1完全導(dǎo)通的時候，Vce變大。A點(diǎn)的電壓下降一點(diǎn)點(diǎn)。這一點(diǎn)點(diǎn)的電壓下降使得電容C2放電，放電方向如圖所示。（4）C2的放電使得Q2的基極電壓Vb下降，Ice隨之減少。Q1的導(dǎo)通進(jìn)一步變差，A點(diǎn)的電壓也進(jìn)一步下降。（5）如此的反饋導(dǎo)致Q1，Q2迅速關(guān)斷，A點(diǎn)電壓下降到0V附近。由于C2的放電，把Q2的基極電壓Vb拉低1-2V。圖中綠色為A點(diǎn)電壓，紅色為Q2的Vb，藍(lán)色為電感上的電流。[圖片]   [圖片]  

自激式振蕩，工作頻率和脈寬都隨負(fù)載而變

是個很不錯的低成本電路，嚴(yán)重適合山寨化產(chǎn)品，呵呵

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mko145
LV.8
25
2012-05-05 22:09
二 Q1關(guān)斷的時候
（1）L1上的電流經(jīng)續(xù)流二極管D1繼續(xù)為負(fù)載供電。其電流逐漸減小，輸出端的電壓也隨之下降。
（2）Q2處于關(guān)閉狀態(tài)。Q2的Vb此時不到5V。Vb電壓不斷升高，上升的速度取決于R4,C3和C2。實(shí)際上是輸入電壓Vin，通過R4對C3和C2充電。參看21帖中紅色的波形。
（3）當(dāng)Vb升高到一定的電壓（大約6V左右，尚未達(dá)到6V2，此時的負(fù)載電壓已經(jīng)降低了0.1-0.2V），Vbe已經(jīng)達(dá)到 0.6~0.7V。Q2開始導(dǎo)通一點(diǎn)點(diǎn)。Q1隨即也開始導(dǎo)通。A點(diǎn)的電壓有所上升。
（4）A點(diǎn)的電壓上升使得C2上產(chǎn)生電流。電流方向如圖所示。該電流加速了Q2的導(dǎo)通，也進(jìn)一步促使Q1導(dǎo)通，A點(diǎn)電壓進(jìn)一步升高。
（5）此反饋效應(yīng)致使 Q1，Q2迅速導(dǎo)通，L1上的電流開始增加，(此時Q2的Vb與負(fù)載電壓一起上升，Q2保持導(dǎo)通）。之后重復(fù)21帖中的過程 ~ 
  
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mko145
LV.8
26
2012-05-05 23:25
@PQ2620
負(fù)載調(diào)整率是有VBE的關(guān)系。那也是帶到500MA就要下降0.8V了，如果你在帶到1A就會下降更多了，因?yàn)槟愕腣B固定了在6.2V，那么你空載載時就輸出6.2V，由于PN結(jié)有0.6-0.7V的壓降差，那么帶上一定的負(fù)載就會下降0.6-0.7，帶再高的負(fù)載輸出電壓在不變下，輸出功率不變下，負(fù)載加大，那么電壓就會下來了，P=UI，總P不變時I增大那么U自然就下來，如果加入TL431做動態(tài)調(diào)整，那么U=P/I，比如動態(tài)調(diào)整率達(dá)到100%，即U不變，那么I增大，P就會增大，所以想啟用三極管的最大功率就要加入動態(tài)調(diào)整率。
不好意思，之前沒有注意到你講的“動態(tài)調(diào)整”。如果用TL431做成可變的穩(wěn)壓管來做負(fù)載調(diào)整的話，理論上應(yīng)該是可以的。
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larry98012
LV.10
27
2012-05-06 08:49
@mko145
二Q1關(guān)斷的時候（1）L1上的電流經(jīng)續(xù)流二極管D1繼續(xù)為負(fù)載供電。其電流逐漸減小，輸出端的電壓也隨之下降。（2）Q2處于關(guān)閉狀態(tài)。Q2的Vb此時不到5V。Vb電壓不斷升高，上升的速度取決于R4,C3和C2。實(shí)際上是輸入電壓Vin，通過R4對C3和C2充電。參看21帖中紅色的波形。（3）當(dāng)Vb升高到一定的電壓（大約6V左右，尚未達(dá)到6V2，此時的負(fù)載電壓已經(jīng)降低了0.1-0.2V），Vbe已經(jīng)達(dá)到0.6~0.7V。Q2開始導(dǎo)通一點(diǎn)點(diǎn)。Q1隨即也開始導(dǎo)通。A點(diǎn)的電壓有所上升。（4）A點(diǎn)的電壓上升使得C2上產(chǎn)生電流。電流方向如圖所示。該電流加速了Q2的導(dǎo)通，也進(jìn)一步促使Q1導(dǎo)通，A點(diǎn)電壓進(jìn)一步升高。（5）此反饋效應(yīng)致使Q1，Q2迅速導(dǎo)通，L1上的電流開始增加，(此時Q2的Vb與負(fù)載電壓一起上升，Q2保持導(dǎo)通）。之后重復(fù)21帖中的過程~ [圖片]  
三極管對管恒流,成本也是比較低的,但可靠不知如何!!
0
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mko145
LV.8
28
2012-05-06 21:53

回答一下 grtang在14帖中提出的問題 - 為什么在 500mA 負(fù)載電流的開關(guān)波形中有一個細(xì)脈沖。不知道解釋的是否對，歡迎大家一起討論 ~  

通過用示波器觀察，發(fā)現(xiàn)在細(xì)脈沖出現(xiàn)的時候Q2的基極電壓 Vb 在 Q1導(dǎo)通后有一個小的下降。 （圖中藍(lán)色為 Q2的基極電壓 Vb， 黃色為 A點(diǎn)波形）

 

放大來看 ~ 這個電壓下降的幅度不小于 0.1V 。 而后面正常導(dǎo)通時的波形沒有這個Vb電壓的下降。

  

 

0
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mko145
LV.8
29
2012-05-06 22:47
進(jìn)一步用示波器觀察，發(fā)現(xiàn)輸入端（B點(diǎn)）的電壓跟隨輸入電流的變化會有超過0.5V的壓降。這個壓降是由于輸入線和鱷魚夾的接觸電阻導(dǎo)致的。
當(dāng)細(xì)脈沖出現(xiàn)的時候，Q2的基極電壓Vb上升到剛剛可以使管子導(dǎo)通，Q1隨即打開，這時候輸入電壓（B點(diǎn)電壓）瞬間下降了0.2~0.25V。這使得Q2的基極電壓也出現(xiàn)了一個小小的下降（此時Vb的電壓不到 6V2，穩(wěn)壓管不起作用）。從而導(dǎo)致了剛剛開啟的Q2又關(guān)閉，Q1也跟著關(guān)閉，Q2的基極電壓再次被拖低。于是只出現(xiàn)了一個很細(xì)的脈沖，Q1沒能正常的打開。
 
0
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mko145
LV.8
30
2012-05-06 23:24
說到這里，我們會有一個問題 - 為什么當(dāng) Q2的基極電壓 Vb第一次上升到大概 6V的時候，只讓Q1導(dǎo)通了一下，產(chǎn)生了一個很細(xì)的脈沖。而當(dāng)?shù)诙紊仙髤s能將 Q1徹底打開呢？ 這個問題著實(shí)讓我傷了半天腦筋。后來發(fā)現(xiàn)所有的條件都一樣，唯獨(dú)L1上的電流在這兩個時間點(diǎn)不同。
根據(jù)輸入電壓，Q1導(dǎo)通時間和 L1的電感量可以計算出，L1上電流的峰值能達(dá)到800-900mA。
1.第一次細(xì)脈沖出現(xiàn)的時候，電感L1上的電流大概下降到 400mA左右。由于電感上的電流不能突變，所以當(dāng) Q1導(dǎo)通的時候，Q1上流過的電流瞬間達(dá)到 400mA。這個電流使得輸入電壓馬上被拉低了 0.2~0.25V。
2.而當(dāng)細(xì)脈沖過后，電感 L1上的電流繼續(xù)下降。等到 Q2的 Vb再次上升到一定高度，能夠打開Q2時，L1上的電流已經(jīng)很小了（大概不到100mA）。此時Q1導(dǎo)通后，流經(jīng)Q1的輸入電流幾乎是由 0開始上升。輸入電壓瞬間沒有明顯的下降。于是，這次Q2的基極電壓 Vb得以繼續(xù)上升，Q1成功的打開并保持住了 ~
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2012-05-07 11:36
@mko145
這個問題不是太好解釋，還沒想清楚。

大小波,環(huán)路參數(shù)有問題

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