開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(2)-wenkub
2023-01-28 17:06:06 本頁面
【正文】 當(dāng)控制開關(guān)K關(guān)斷的時(shí)候，又相當(dāng)于開關(guān)電源向負(fù)載R輸出一個(gè)脈沖寬度為Toff，幅度為0的脈沖電壓。根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開關(guān)電源，大體上可分為：串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。開關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。其中，變壓器式開關(guān)電源（后面簡(jiǎn)稱變壓器開關(guān)電源）還可以進(jìn)一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種；根據(jù)變壓器的激勵(lì)和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種；如果從用途上來分，還可以分成更多種類。這樣，控制開關(guān)K不停地“接通”和“關(guān)斷”，在負(fù)載兩端就可以得到一個(gè)脈沖調(diào)制的輸出電壓uo 。另外，開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。下面我們先對(duì)串聯(lián)式、并聯(lián)式、變壓器式等三種最基本的開關(guān)電源工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，其它種類的開關(guān)電源也將逐步進(jìn)行詳細(xì)分析。圖11b是串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓的波形，由圖中看出，控制開關(guān)K輸出電壓uo是一個(gè)脈沖調(diào)制方波，脈沖幅度Up等于輸入電壓Ui，脈沖寬度等于控制開關(guān)K的接通時(shí)間Ton，由此可求得串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓uo的平均值Ua為：例如，電動(dòng)摩托車速度控制器以及燈光亮度控制器等，都是屬于串聯(lián)式開關(guān)電源的應(yīng)用。如果認(rèn)真對(duì)開關(guān)電源電路進(jìn)行分析，輸出電路中的電流一般都不是線性的或鋸齒波；輸出電壓也不是一個(gè)矩形波或鋸齒波，我們把它們當(dāng)成矩形波或鋸齒波，只是在一個(gè)特定條件或范圍內(nèi)，把它們的變化率或數(shù)值當(dāng)成了一個(gè)平均值來看待。在電路的過渡過程中，一定要考慮電壓或電流的初始值，只有當(dāng)初始值基本為0或趨于某個(gè)固定值時(shí)，才可認(rèn)為電路的過渡過程已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，但嚴(yán)格來說，這種情況在開關(guān)電源電路中不存在。當(dāng)開關(guān)電源進(jìn)入工作穩(wěn)定狀態(tài)以后，為了簡(jiǎn)單，我們一般都用電壓或電流的其平均值或半波平均值來進(jìn)行電路電路計(jì)算或分析。圖119中，當(dāng)工作開關(guān)由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷時(shí)，開關(guān)電源變壓器次級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)為：式中，q為電容存儲(chǔ)的電荷量，C1和C2為待定系數(shù)，ω = ，為角頻率，即電容器充放電的速率。圖123a）中，uo為變壓器次級(jí)線圈輸出電壓的脈沖波形，虛線是整流之前變壓器次級(jí)線圈的輸出波形（半波平均值），實(shí)線是實(shí)際輸出波形，由于整流二極管的限幅作用，所以實(shí)際輸出電壓幅度要比正常工作時(shí)低很多。圖中，i1為流過變壓器初級(jí)線圈中的電流，i2為流過變壓器次級(jí)線圈中的電流（虛線所示）。Toff1代表工作開關(guān)第一次關(guān)斷時(shí)間，其它依次類推。例如：設(shè)變壓器次級(jí)線圈的電感量為10微亨，儲(chǔ)能濾波電容的容量為1000微法，由此可求得：ω = 10000，或F = 1592Hz，
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