開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中元器件選擇原則

 在開(kāi)關(guān)電源中,電壓、電流波形均為突變的脈沖狀態(tài),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(yīng)電壓、電容器的充電電流等,使得元器件的選擇變得復(fù)雜化。
        
        實(shí)際上,開(kāi)關(guān)電源屬有穩(wěn)壓功能的AC/DC或DC/DC變換器,即使所謂DC/DC變換,其中間環(huán)節(jié)仍然要通過(guò)脈沖狀態(tài)作為轉(zhuǎn)換媒介。實(shí)際過(guò)程是:DC先逆變成脈沖狀態(tài)的AC,再由脈沖整流、濾波成為直流電壓。在此過(guò)程中,整流、濾波元器件要求也與工頻整流電路大有區(qū)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(shù)有固定的比例關(guān)系,可以對(duì)元器件的額定參數(shù)進(jìn)行十分準(zhǔn)確的計(jì)算。
        
        但是,脈沖波、電壓、電流數(shù)值的關(guān)系不是一成不變的,而是隨脈沖波形和負(fù)載性質(zhì)而有很大的變化。
        
        即使采用積分法計(jì)算脈沖波形的平均值,要求脈沖波形有一定的規(guī)律,而波形幅度與時(shí)間關(guān)系的不穩(wěn)定性使這種計(jì)算往往難以準(zhǔn)確。尤其是脈沖波形的定量測(cè)量,也非一般簡(jiǎn)單儀表所能準(zhǔn)確測(cè)量的,除了脈沖示波器以外,還沒(méi)有更簡(jiǎn)單的方式,例如:開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)管的反向電壓值。至于某些情況下要求測(cè)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(zhǔn)確測(cè)量,除用熱電偶傳感器組成的磁電式儀表或高頻率電動(dòng)式儀表以外,似乎還沒(méi)有其他的方式。
        
        也就是說(shuō),工作在脈沖電路中的元器件欲通過(guò)實(shí)測(cè)電壓、電流參數(shù)選擇其性能是不可能的。至于理論計(jì)算,也只能達(dá)到近似估計(jì)的程度,具體參數(shù)選擇是在計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上寬打窄用。最明顯的例子是:?jiǎn)味碎_(kāi)關(guān)電路,從理論上計(jì)算,其開(kāi)關(guān)管反壓應(yīng)為輸入電壓最大值的兩倍。而實(shí)際應(yīng)用中,加在開(kāi)關(guān)管集電極的脈沖波形受儲(chǔ)能電感的集總參數(shù)、分布參數(shù)和電源負(fù)載性質(zhì)的影響,開(kāi)關(guān)管承受反壓值將超出理論計(jì)算值范圍。
        
        因?yàn)殡姼芯(xiàn)圈的感應(yīng)電勢(shì)不僅與電流變化成正比的函數(shù),而且與產(chǎn)生電流變化的時(shí)間成反比。另外,電感線(xiàn)圈的工藝上幾乎難以人為控制的分布參數(shù),也使感應(yīng)電勢(shì)大幅度超出計(jì)算值。因此,在脈沖狀態(tài)下,不論無(wú)源元件還是有源器件,其性能選擇不同于普通模擬電路。

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