并聯(lián)式開關(guān)電源的工作原理
并聯(lián)式開關(guān)電源的工作原理
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/176291.htm圖1-11-a是并聯(lián)式開關(guān)電源的最簡單工作原理圖,圖1-11-b是并聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓的波形。圖1-11-a中Ui是開關(guān)電源的工作電壓,L是儲能電感,K是控制開關(guān),R是負(fù)載。圖1-11-b中Ui是開關(guān)電源的輸入電壓,Uo是開關(guān)電源輸出的電壓,Up是開關(guān)電源輸出的峰值電壓,Ua是開關(guān)電源輸出的平均電壓。
當(dāng)控制開關(guān)K接通時,輸入電源Ui開始對儲能電感L加電,流過儲能電感L的電流開始增加,同時電流在儲能電感中也要產(chǎn)生磁場;當(dāng)控制開關(guān)K由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷的時候,儲能電感會產(chǎn)生反電動勢,反電動勢產(chǎn)生電流的方向與原來電流的方向相同,因此,在負(fù)載上會產(chǎn)生很高的電壓。
在Ton期間,控制開關(guān)K接通,儲能濾波電感L兩端的電壓eL正好與輸入電壓Ui相等,即:
eL = Ldi/dt = Ui —— K接通期間 (1-35)
對上式進行積分,可求得流過儲能電感L的電流為:
式中iL為流過儲能電感L電流的瞬時值,t為時間變量,i(0)為流過儲能電感的初始電流,即:開關(guān)K接通前瞬間流過儲能電感的電流。一般當(dāng)占空比D小于或等于0.5時,i(0)= 0,由此可以求得流過儲能電感L的最大電流ILm為:
ILm =Ui*Ton/L —— K接通期間(D = 0.5) (1-37)
式中Ton為控制開關(guān)K接通的時間。當(dāng)圖1-11-a中的控制開關(guān)K由接通狀態(tài)突然轉(zhuǎn)為關(guān)斷時,儲能電感L會把其存儲的能量(磁能)通過反電動勢進行釋放,儲能電感L產(chǎn)生的反電動勢為:
式中負(fù)號表示反電動勢eL的極性與(1-35)式中的符號相反,即:K接通與關(guān)斷時電感的反電動勢的極性正好相反。對(1-38)式階微分方程求解得:
式中C為常數(shù),把初始條件代入上式,就很容易求出C,由于控制開關(guān)K由接通狀態(tài)突然轉(zhuǎn)為關(guān)斷時,流過儲能電感L中的電流iL不能突變,因此,i(Ton+)正好等于流過儲能電感L的最大電流ILm ,所以(1-39)式可以寫為:
當(dāng)t等于很大時,并聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓的值將接近輸入電壓Ui,但這種情況一般不會發(fā)生,因為控制開關(guān)K的關(guān)斷時間等不了那么長。
從(1-42)式可以看出,當(dāng)并聯(lián)式開關(guān)電源的負(fù)載R很大或開路時,輸出脈沖電壓的幅度將非常高。因此,并聯(lián)式開關(guān)電源經(jīng)常用于高壓脈沖發(fā)生電路。
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