開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(2)(編輯修改稿)
2025-07-11 22:26 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 當(dāng)輸入電壓為市電整流輸出電壓的時(shí)候，容易引 起觸電，對(duì)人身不安全。 開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)（連載 20）開(kāi)關(guān)電源電路的過(guò)渡過(guò)程 (part1) 172．開(kāi)關(guān)電源電路的過(guò)渡過(guò)程 前面我們分析過(guò)的所有開(kāi)關(guān)電源電路，很少提到電路過(guò)渡過(guò)程的概念，實(shí)際上，在開(kāi)關(guān)電源電路中，工作開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)段，電路中電流和電壓的變化過(guò)程，都是屬于電路過(guò)渡過(guò)程，但 我們?yōu)榱朔治龊?jiǎn)單，都把電路的過(guò)渡過(guò)程基本忽略掉了。如果認(rèn)真對(duì)開(kāi)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(xiàn)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(lái)看待。 在具有電感、電容、電阻的電路中，發(fā)生電路過(guò)渡過(guò)程的電壓、電流一般都是按指數(shù)函數(shù)的曲線(xiàn)規(guī)律變化，正弦或者余弦函數(shù)是指數(shù)函數(shù)的特殊情況。在具有過(guò)渡過(guò)程的電路中，我們不能簡(jiǎn)單地用正弦波電路的計(jì)算方法來(lái)分析，用付氏變換的方法也很難分析出精確結(jié)果。用微分方程對(duì) 電路過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行分析是最好的方法。 在電路的過(guò)渡過(guò)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(guò)渡過(guò)程已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這種情況在開(kāi)關(guān)電源電路中不存在。因?yàn)椋_(kāi)關(guān)電源中的工作開(kāi)關(guān)總是不斷地在接通與關(guān)斷兩中工作狀態(tài)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換，并且占空比 D時(shí)刻都在改變，它不可能出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定值。然而，我們可以把開(kāi)關(guān)電源當(dāng)成一種特殊情況來(lái)處理，或把開(kāi)關(guān)電源電路中，電壓或電流的初始值反復(fù)出現(xiàn)時(shí)，就可以認(rèn)為開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)工作于穩(wěn)定狀態(tài)。 例如，當(dāng)開(kāi)關(guān)電源在一個(gè)或兩個(gè)工作周期內(nèi)， 對(duì)應(yīng)于工作開(kāi)關(guān)接通或關(guān)閉的瞬間，某電路的電壓或電流的初始值基本相等，或很接近時(shí)，我們就可以認(rèn)為，開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)進(jìn)入了穩(wěn)定工作狀態(tài)。 當(dāng)開(kāi)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(lái)進(jìn)行電路電路計(jì)算或分析。例如，我們?cè)谟?jì)算流過(guò)負(fù)載的電流時(shí)，一般都是利用輸出電壓的平均值 Uo來(lái)進(jìn)行計(jì)算，很少考慮輸出電壓紋波對(duì)負(fù)載的影響，計(jì)算負(fù)載電流的結(jié)果就是流過(guò)負(fù)載電流的平均值 Io。 然而，在開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)中，開(kāi)關(guān)電源開(kāi)機(jī)時(shí)刻的過(guò)渡過(guò)程也是不可忽視的，因?yàn)?，?chǔ)能濾波電容存儲(chǔ)的電荷為 0，需要很 多個(gè)工作周期以后，儲(chǔ)能濾波電容才能充滿(mǎn)電，其兩端電壓才基本穩(wěn)定，開(kāi)關(guān)電源才能進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)。下面，我們來(lái)詳細(xì)分析開(kāi)關(guān)電源開(kāi)機(jī)時(shí)刻的過(guò)渡過(guò)程。 圖 119中，當(dāng)工作開(kāi)關(guān)由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷時(shí)，開(kāi)關(guān)電源變壓器次級(jí)線(xiàn)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。這里為了簡(jiǎn)化在不容易混淆的情況下我們經(jīng)常把電感 L和電容 C的下標(biāo)省去。 當(dāng) t = 0 時(shí)， q = 0，由此求得 C1 = 0，當(dāng) t = Toff時(shí)，由于電容容量很大，電容器一般在一個(gè)工作
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