第 1 节

为什么不用电阻分压来降压?

降压最直觉的方法是电阻分压,但它有致命缺陷:功耗太大。

假设你有 12V 电源,需要给负载提供 6V。最简单的想法:串联一个等值电阻,把电压分掉一半。

问题是:分压电阻上消耗的功率和负载一样大!如果负载需要 3.6W,分压电阻也会白白浪费 3.6W。效率只有 50%,而且浪费的能量全部变成了热。

在手机、笔记本、电动车这些对功耗敏感的场景,这完全不可接受。我们需要一种几乎不浪费能量的降压方法——这就是 Buck 变换器存在的意义。

Buck 的核心思路:用'开关'代替'电阻'来调节输出电压。理想开关导通时没有压降,关断时没有电流,所以理论上不消耗功率。效率可以做到 90% 以上。

电阻分压:简单但低效

VIN=12V, R1=R2=10Ω。输出 6V,但 R1 白白消耗了一半功率。

读完这一节后,先运行示例,再对照上面的观察点去看节点、电流和波形变化;如果想继续自由操作,可以把当前示例单独打开。

本节抓手

  • 电阻分压降压简单,但效率极低(≤50%)
  • 浪费的功率全变成热,需要散热处理
  • Buck 用开关替代电阻,理想效率接近 100%

建议观察

  • 观察分压电阻上的电压和电流——它们的乘积就是浪费的功率
  • 想一想:如果负载电流增大,电阻分压方案的浪费会怎样变化?