開關型DC/DC變換器中的儲能元件
高頻開關穩(wěn)壓電源利用無源磁性元件和容性元件的能量存儲特性,從輸入電壓源獲取能量,并暫時把能量以磁場形式存儲在電感器中,或以電場形式存儲在電容器中,然后將能量轉換到負載,以實現DC/DC變換。
實現能量從源到負載的變換需要復雜的控制技術?,F在的大多數高頻開關穩(wěn)壓電源多采用PWM(脈沖寬度調制)控制技術。DC/DC變換器工作時的輸入端能量隨脈寬變化,在一個固定周期內保持平均能量的轉換。PWM的占空比D是“ton”時間(ton為從電源提取能量的時間)與總開關周期(T)之比。對于高頻開關穩(wěn)壓電源,其穩(wěn)定的輸出電壓正比于PWM占空比。
在開關型DC/DC變換器中,功率開關和儲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。
隨著開關頻率的提高,為保持恒定的功率所要求的電感應相應地減小。由于電感與磁性材料的面積和線匝數有關,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
隨著開關頻率的提高,儲能電容器的容量和外形尺寸也相應地減小。
元件容量和外形尺寸的減小,可使高頻開關穩(wěn)壓電源占用較小的體積和印制電路板面積,這對于電源設計人員和系統設計人員來說都是非常重要的。
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