1-4-1.并聯(lián)式開關(guān)電源的工作原理
圖1-11-a是并聯(lián)式開關(guān)電源的最簡(jiǎn)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(chǔ)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(shí),,輸入電源Ui開始對(duì)儲(chǔ)能電感L加電,流過儲(chǔ)能電感L的電流開始增加,,同時(shí)電流在儲(chǔ)能電感中也要產(chǎn)生磁場(chǎng),;當(dāng)控制開關(guān)K由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷的時(shí)候,儲(chǔ)能電感會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì),,反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生電流的方向與原來(lái)電流的方向相同,,因此,在負(fù)載上會(huì)產(chǎn)生很高的電壓,。
在Ton期間,,控制開關(guān)K接通,儲(chǔ)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(duì)上式進(jìn)行積分,,可求得流過儲(chǔ)能電感L的電流為:
式中iL為流過儲(chǔ)能電感L電流的瞬時(shí)值,t為時(shí)間變量,,i(0)為流過儲(chǔ)能電感的初始電流,,即:開關(guān)K接通前瞬間流過儲(chǔ)能電感的電流。一般當(dāng)占空比D小于或等于0.5時(shí),,i(0)= 0,,由此可以求得流過儲(chǔ)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(shí)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(shí),,儲(chǔ)能電感L會(huì)把其存儲(chǔ)的能量(磁能)通過反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行釋放,,儲(chǔ)能電感L產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)為:
式中負(fù)號(hào)表示反電動(dòng)勢(shì)eL的極性與(1-35)式中的符號(hào)相反,即:K接通與關(guān)斷時(shí)電感的反電動(dòng)勢(shì)的極性正好相反,。對(duì)(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(shí),,流過儲(chǔ)能電感L中的電流iL不能突變,,因此,i(Ton+)正好等于流過儲(chǔ)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(shí),,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(huì)發(fā)生,,因?yàn)榭刂崎_關(guān)K的關(guān)斷時(shí)間等不了那么長(zhǎng),。
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(shí),,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.