電感式DC-DC的升壓器原理
本文介紹電感式DC-DC的升壓器原理,屬於基礎性質,適合那些對電感特性不了解,但同時又對升壓電路感興趣的同學。
想要充分理解電感式升壓原理,就必須知道電感的特性,包括電磁轉換與磁儲能。
我們先來觀察下麵的圖:
這個圖是電池對一個電感(線圈)通電,電感有一個特性---電磁轉換,電可以變成磁,磁也可以變回電。當通電瞬間,電會變為磁並以磁的形式儲存在電感內。而斷電瞬磁會變成電,從電感中釋放出來。
然而問題來了,斷電後,回路已經斷開,電流無處可以,磁如何轉換成電流呢?很簡單,電感兩端會出現高壓,如果電感線圈的自感係數很大,那麼自感電動勢就會很大,在很大的電勢差之間的空隙,會產生很強的電場,甚至會擊穿空氣,發生放電現象。附近若有人,會對其造成一定危險,如果附近有易燃物質,就有發生著火的危險。
這樣,我們也理解了電感的第二個特性----升壓特性。當回路斷開時,電感內的能量會以高電壓的形式變換回電。
現在對以上的內容作一下小結:
下麵是正壓發生器,你不停地扳動開關,從圖中節點處可以得到無窮高的正電壓。電壓到底升到多高,取決於你在二極管的另一端接了什麼東西讓電流有處可去。如果什麼也不接,電流就無處可去,於是電壓會升到足夠高,將開關擊穿,能量以熱的形式消耗掉。
然後是負壓發生器,你不停地扳動開關,從圖中節點處可以得到無窮高的負電壓。
上麵說的都是理論,現在來點實際的電路,看看DC-DC升壓電路的係統到底是什麼樣子。
你可以清楚看到演變,電路中把開關換成了三極管,用固定頻率的方波控製三極管的開關就能實現升壓。不要小看這兩個圖,事實上,所有開關電源都是由這兩個圖組合變換而來的。
說一下磁飽合問題。
我們已經知道電感可以儲存能量,將能量以磁場方式保存,但能存多少,存滿之後會發生什麼情況呢?
磁通量,這個參數表示電感能存多少能量,根據這個參數你可以算出一個電感要提供n伏m安電流時必須工作於多高的頻率下。
存滿之後會如何?這就是磁飽合的問題。飽合之後,電感失去一切電感應有的特性,變成一純電阻,並以熱形式消耗掉能量。
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