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開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理

作者: 時(shí)間:2012-03-05 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

在此順便說(shuō)明:由于電容兩端的電壓變化量ΔU相對于輸出電壓Uo來(lái)說(shuō)非常小,為了簡(jiǎn)單,我們這里把Uo當成常量來(lái)處理。在某種情況下,如需要對電容的初次充、放電過(guò)程進(jìn)行分析時(shí),必須需要建立微分方程,并求解。因為輸出電壓Uo的建立需要一定的時(shí)間,精確計算得出的結果中一般都含有指數函數項,當令時(shí)間變量等于無(wú)窮大時(shí),即電路進(jìn)入穩態(tài)時(shí),再對相關(guān)參量取平均值,其結果就與(1-4)相等。

對(1-4)式進(jìn)行積分得:

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式中i(0)為控制開(kāi)關(guān)K轉換瞬間(t = 0時(shí)刻),即:控制開(kāi)關(guān)K剛接通瞬間流過(guò)電感L的電流,或稱(chēng)流過(guò)電感L的初始電流。

當控制開(kāi)關(guān)K由接通期間Ton突然轉換到關(guān)斷期間Toff的瞬間,流過(guò)電感L的電流iL達到最大值:

9.gif

在Toff期間,控制開(kāi)關(guān)K關(guān)斷,儲能電感L把磁能轉化成電流iL,通過(guò)整流二極管D繼續向負載R提供能量,在此期間儲能濾波電感L兩端的電壓eL為:

10.gif

式中–Uo前的負號,表示K關(guān)斷期間電感產(chǎn)生電動(dòng)勢的方向與K接通期間電感產(chǎn)生電動(dòng)勢的方向正好相反。對(1-7)式進(jìn)行積分得:

11.gif


式中i(Ton+)為控制開(kāi)關(guān)K從Ton轉換到Toff的瞬間之前流過(guò)電感的電流,i(Ton+)也可以寫(xiě)為i(Toff-),即:控制開(kāi)關(guān)K關(guān)斷或接通瞬間,之前和之后流過(guò)電感L的電流相等。實(shí)際上(1-8)式中的i(Ton+)就是(1-6)式中的iLm,即:

12.gif

因此,(1-9)式可以改寫(xiě)為:

13.gif

當t = Toff時(shí)iL達到最小值。其最小值為:

14.gif

上面計算都是假設輸出電壓Uo不變的情況得到的結果,在實(shí)際應用電路中也正好是這樣,輸出電壓Uo的電壓紋波非常小,只有輸出電壓的百分之幾,工程計算中完全可以忽略不計。

從(1-4)式到(1-11)和圖1-3、圖1-4、圖1-5中可以看出:

于臨界連續電流或連續電流狀態(tài)時(shí),在K接通和關(guān)斷的整個(gè)周期內,儲能電感L都有電流流出,但在K接通期間與K關(guān)斷期間,流過(guò)儲能電感L的電流的上升率(絕對值)一般是不一樣的。在K接通期間,流過(guò)儲能電感L的電流上升率為: ;在K關(guān)斷期間,流過(guò)儲能電感L的電流上升率為: 。因此:



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