開(kāi)關(guān)型DC/DC變換器中的儲能元件
高頻開(kāi)關(guān)穩壓電源利用無(wú)源磁性元件和容性元件的能量存儲特性,從輸入電壓源獲取能量,并暫時(shí)把能量以磁場(chǎng)形式存儲在電感器中,或以電場(chǎng)形式存儲在電容器中,然后將能量轉換到負載,以實(shí)現DC/DC變換。
實(shí)現能量從源到負載的變換需要復雜的控制技術(shù)?,F在的大多數高頻開(kāi)關(guān)穩壓電源多采用PWM(脈沖寬度調制)控制技術(shù)。DC/DC變換器工作時(shí)的輸入端能量隨脈寬變化,在一個(gè)固定周期內保持平均能量的轉換。PWM的占空比D是“ton”時(shí)間(ton為從電源提取能量的時(shí)間)與總開(kāi)關(guān)周期(T)之比。對于高頻開(kāi)關(guān)穩壓電源,其穩定的輸出電壓正比于PWM占空比。
在開(kāi)關(guān)型DC/DC變換器中,功率開(kāi)關(guān)和儲能元件的物理尺寸直接受工作頻率的影響。磁性元件所耦合的功率是
式中,P(L)為磁性元件所耦合的功率;L為磁性元件的電感;I 為流過(guò)磁性元件的電流f為流過(guò)磁性元件的電流的頻率。
隨著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率的提高,為保持恒定的功率所要求的電感應相應地減小。由于電感與磁性材料的面積和線(xiàn)匝數有關(guān),所以可以減小電感器的物理尺寸。
電容元件所耦合的功率是
隨著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率的提高,儲能電容器的容量和外形尺寸也相應地減小。
元件容量和外形尺寸的減小,可使高頻開(kāi)關(guān)穩壓電源占用較小的體積和印制電路板面積,這對于電源設計人員和系統設計人員來(lái)說(shuō)都是非常重要的。
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