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  • 2. 开关电源.电感

    1. 电感放电阶段

    电感方程:V=L*dI/dt;电感储能:(L*I*I)/2

     电容方程:I=C*dV/dt;电容储能:(C*V*V)/2

    电压源V0串接一个开关对电感L进行充电。

    开关闭合时,电感L的电压恒定为V,电感的电流以dI/dt=V/L的速度持续增加(此处电感电压V等于电压源的电压V0),若时间无限长电流理论上也无限大(器件均为理想器件,不考虑寄生参数的影响);

    在开关断开阶段,电压无论如何也会维持电流连续,因此当开关断开时,触点两端会出现一个短电弧,如果触点间距持续增加电压也会自动增加以维持电弧存在,而电流将以陡峭的斜率直线下降(斜率为dI/dt=V/L,此处的V电感电压与电压源的电压V0反向且远大于V0,具体值不好分析,直觉上触点的距离越大电压越高)。只要电感还有储能电弧就会存在,直至全部电感储能最终化作电弧,以光和热的形式完全泄放,同时电感电流降为0。注意此时回路中,开关触点两端的电压等于电源电压与电感电压两者之和。

    2. 反激能量和续流电流

    开关断开时,电感必须泄放的能量称为反激能量。强迫连续导通的电流称为续流电流。

    3. 电流连续,但其变化率未必

    任何电感电流曲线不能断续(不能跳变),因为电流上的断续意味着能量不连续,这绝不可能发生。但是电流的变化率(dI/dt)是可以跳变的

    4. 功率变化中的稳态及其不同工作模式

    4.1 稳态

    稳态,即稳定的工作状态。从方程V=LΔI/Δt可知,如果电流在正向电压时上升,则必会在反向电压时下降,即:

    VON = LΔION / ΔtON

     VOFF = LΔIOFF / ΔtOFF

    而如果一个电路的开关导通阶段的电流增量ΔION恰好等于开关关断阶段的电流减量ΔIOFF时,电路就达到了稳态。而这也是检验所有新开关拓扑有效性的依据。

    4.2 DCM,断续导通模式

     电流在每个开关周期内都回到0

    4.3 CCM,连续导通模式

    电流在整个开个周期内始终大于0

    4.4 BCM,临界导通模式

    电流最小值

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