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開關電源設計中元器件選擇原則

 在開關電源中,電壓、電流波形均為突變的脈沖狀態,元器件所承受電壓或電流除加在元器件上的供電電壓以外,還有電路中電感成分引起的感應電壓、電容器的充電電流等,使得元器件的選擇變得復雜化。
        
        實際上,開關電源屬有穩壓功能的AC/DC或DC/DC變換器,即使所謂DC/DC變換,其中間環節仍然要通過脈沖狀態作為轉換媒介。實際過程是:DC先逆變成脈沖狀態的AC,再由脈沖整流、濾波成為直流電壓。在此過程中,整流、濾波元器件要求也與工頻整流電路大有區別。工頻正弦波交流電源最大值、平均值和有效值都按正弦函數有固定的比例關系,可以對元器件的額定參數進行十分準確的計算。
        
        但是,脈沖波、電壓、電流數值的關系不是一成不變的,而是隨脈沖波形和負載性質而有很大的變化。
        
        即使采用積分法計算脈沖波形的平均值,要求脈沖波形有一定的規律,而波形幅度與時間關系的不穩定性使這種計算往往難以準確。尤其是脈沖波形的定量測量,也非一般簡單儀表所能準確測量的,除了脈沖示波器以外,還沒有更簡單的方式,例如:開關電源開關管的反向電壓值。至于某些情況下要求測出脈沖波的有效值就更困難了。例如:用行逆程脈沖向CRT燈絲供電,要求6.3V的有效值,其準確測量,除用熱電偶傳感器組成的磁電式儀表或高頻率電動式儀表以外,似乎還沒有其他的方式。
        
        也就是說,工作在脈沖電路中的元器件欲通過實測電壓、電流參數選擇其性能是不可能的。至于理論計算,也只能達到近似估計的程度,具體參數選擇是在計算結果的基礎上寬打窄用。最明顯的例子是:單端開關電路,從理論上計算,其開關管反壓應為輸入電壓最大值的兩倍。而實際應用中,加在開關管集電極的脈沖波形受儲能電感的集總參數、分布參數和電源負載性質的影響,開關管承受反壓值將超出理論計算值范圍。
        
        因為電感線圈的感應電勢不僅與電流變化成正比的函數,而且與產生電流變化的時間成反比。另外,電感線圈的工藝上幾乎難以人為控制的分布參數,也使感應電勢大幅度超出計算值。因此,在脈沖狀態下,不論無源元件還是有源器件,其性能選擇不同于普通模擬電路。

【上一個】 開關電源EMI設計 【下一個】 開關電源雙極性開關管的選擇


 ^ 開關電源設計中元器件選擇原則

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