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        開關電源的基本工作原理

        作者: 時間:2012-03-05 來源:網絡 收藏

        在此順便說明:由于電容兩端的電壓變化量ΔU相對于輸出電壓Uo來說非常小,為了簡單,我們這里把Uo當成常量來處理。在某種情況下,如需要對電容的初次充、放電過程進行分析時,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間,精確計算得出的結果中一般都含有指數函數項,當令時間變量等于無窮大時,即電路進入穩態時,再對相關參量取平均值,其結果就與(1-4)相等。

        對(1-4)式進行積分得:

        8.gif


        式中i(0)為控制開關K轉換瞬間(t = 0時刻),即:控制開關K剛接通瞬間流過電感L的電流,或稱流過電感L的初始電流。

        當控制開關K由接通期間Ton突然轉換到關斷期間Toff的瞬間,流過電感L的電流iL達到最大值:

        9.gif

        在Toff期間,控制開關K關斷,儲能電感L把磁能轉化成電流iL,通過整流二極管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關斷期間電感產生電動勢的方向與K接通期間電感產生電動勢的方向正好相反。對(1-7)式進行積分得:

        11.gif


        式中i(Ton+)為控制開關K從Ton轉換到Toff的瞬間之前流過電感的電流,i(Ton+)也可以寫為i(Toff-),即:控制開關K關斷或接通瞬間,之前和之后流過電感L的電流相等。實際上(1-8)式中的i(Ton+)就是(1-6)式中的iLm,即:

        12.gif

        因此,(1-9)式可以改寫為:

        13.gif

        當t = Toff時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時,在K接通和關斷的整個周期內,儲能電感L都有電流流出,但在K接通期間與K關斷期間,流過儲能電感L的電流的上升率(絕對值)一般是不一樣的。在K接通期間,流過儲能電感L的電流上升率為: ;在K關斷期間,流過儲能電感L的電流上升率為: 。因此:



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