開關(guān)型DC/DC變換器中的儲(chǔ)能元件
高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源利用無源磁性元件和容性元件的能量存儲(chǔ)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(chǔ)在電感器中,或以電場(chǎng)形式存儲(chǔ)在電容器中,然后將能量轉(zhuǎn)換到負(fù)載,以實(shí)現(xiàn)DC/DC變換。
實(shí)現(xiàn)能量從源到負(fù)載的變換需要復(fù)雜的控制技術(shù)?,F(xiàn)在的大多數(shù)高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源多采用PWM(脈沖寬度調(diào)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(nèi)保持平均能量的轉(zhuǎn)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)與總開關(guān)周期(T)之比。對(duì)于高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源,其穩(wěn)定的輸出電壓正比于PWM占空比。
在開關(guān)型DC/DC變換器中,功率開關(guān)和儲(chǔ)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 為流過磁性元件的電流f為流過磁性元件的電流的頻率。
隨著開關(guān)頻率的提高,為保持恒定的功率所要求的電感應(yīng)相應(yīng)地減小。由于電感與磁性材料的面積和線匝數(shù)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
隨著開關(guān)頻率的提高,儲(chǔ)能電容器的容量和外形尺寸也相應(yīng)地減小。
元件容量和外形尺寸的減小,可使高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源占用較小的體積和印制電路板面積,這對(duì)于電源設(shè)計(jì)人員和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來說都是非常重要的。
評(píng)論