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开关电源:电压转换电路中的整流和滤波 本网投资客服全天候在线应答

开关电源:虽然过去的大多数直流电源都是基于用变压器降低输入交流电压的电路,然后进行整流和滤波,但现在已经不是这样了。更常见的情况是,现代电源完全跳过变压器,在输入相对较高的电压(如120√2 =170v峰值)再用dc- dc变换器,来调节直流输出电压。

 

实际的dc- dc电压转换电路相当复杂(参见P. T. Krein, 1998),但我们可以通过简单地研究图2.25所示的简单buck变换器来对其工作原理有一个基本的了解。

 

整流后的输入(高)电压由电压为Vin的理想直流源表示。还有一个开关,允许直流输入电压(a)通过二极管连接,以便它可以向电感和负载提供电流,或(b)完全断开电路。开关不是手动打开或关闭的东西,而是一种可以通过电气控制信号快速开关和关闭的半导体器件。电力期货资料库。开关本身通常是一个绝缘栅极双极晶体管(IGBT),一个可控硅整流器(SCR),或一个门断晶闸管(GTO)——这些设备你可能在电子课程中遇到过,但我们不需要在这里理解它们是电压控制的开/关开关。电压控制是一个信号,我们可以认为它的值为0或1。控制信号为1时,开关闭合(短路);当它为0时,开关打开。这种开/关控制可以通过相关的数字(有时是模拟)电路来完成,这里没有显示。

 

 

buck变换器的基本思想是通过快速打开和关闭开关,允许短脉冲电流通过电感流到负载(这里用电阻表示)。当开关关闭时,二极管反向偏置(开路),电流直接从源流向负载(电力期货资料库)。当开关打开时,如图2.26b所示,电感器保持电流通过负载电阻和二极管(记住,电感器作为“电流动量”设备-我们不能瞬间启动或停止电流通过一个)。如果开关以足够高的频率打开和关闭,流向负载的电流就没有太多的机会增加或衰减;也就是说,它是相当恒定的,在输出端产生直流电压。

 

 

buck变换器中需要描述的另一个特性是直流输入电压Vin和直流输出电压Vout之间的关系。事实证明,这种关系是开关占空比的简单函数。占空比D被定义为控制电压为“1”且开关闭合时间的百分数。图2.27说明了占空比的概念。

 

我们现在可以画出通过负载的电流和来自源的电流,电力期货资料库。当开关闭合时,两个电流相等且上升。当开关打开时,输入电流立即降为零,负载电流开始下降。如果开关率足够快(它们就是这样设计的),这些电流的上升和下降本质上是是线性的,所以它们在图中显示为直线。用T表示开关电路的周期,那么在每个周期内开关闭合DT秒。

 

 

 

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