电感及电路行为

电感及电路行为

下一步要引入电感, 并且分析电路的行为. 输出需要5V, +-15V, 24V三组电压; 可以把它们和电感合并到同一个磁路中和电感的冲放电一起起作用. 这样就构成一个电流互感器, 直接受控的副边参数是电流. 而又要求系统稳压输出, 其行为非常类似于串联电阻稳压二极管电路: 电流是变化的, 而电压是不变的.

所以为确保电压稳定, 如同稳压二极管需要最小电流才能稳压, 在电流互感器(变压器)副边加上发光二极管, 这样不仅可以指示电源的状态, 还用来确保系统有一个最小的毫安级电流. 而系统的其余部分就相当于串联电阻+稳压二极管.

首先, 要通过整流把输入交流电变成直流电以方便控制, 再把直流电变成交流电作用到互感器, 输出级进行整流和滤波后输出需要的直流电压.

第二, 为屏蔽掉所有复杂性, 可暂不进行反馈稳压, 仅根据输入电压, 功率, 频率设计电感器, 手动调整占空比使输出稳定. 占空比越大, 电流就越大, 输出电压就越大, 在一个周期dt内, 电压就能达到稳定. 在我们的反激电源中, 组成占空比的"空"部分才建立电压. 而"占"部分只存储电能. 这就有一个问题, 如果电流越大, 占空比越大, 建立电压的"空"部分势必就减小, 导致输出电压减小,  将出现和预定义相反的行为, 在一个周期dt内电压也无法稳定. 为使系统行为符合预期, 在一个周期内, 就要设定使"空"部分跟随"占"部分同步变大, 为保证这一点, 就要在每一个周期都要使"空"部分的电流下降到0, 即所谓: 反激电源的DCM模式.

第三, 对所有能量变换器来说, 都需要考虑执行转换器件所承受的应力, 对反激电路来说, 功率开关管导通期间承受电流应力, 关段期间承受电压应力. 这两个参数用来选择功率开关管, 以确保系统安全和有较高效率. 其电压应力为开关管断开瞬间为最大. 其过程为:开关管断开->电感电流无法突变->势必反转极性以使副边续流->此时副边电压通过变压器匝比反映到原边->和电源电压叠加作用在开关管上(这如同两个物体碰撞, 一个物体原先静止,碰撞后交换了一下速率,与此同时第一个物体承受反作用力). 电流应力开通结束瞬间为最大, 其过程为: 电源电压作用在电感上->电流逐渐线形增大(这个过程就像用越来越大的力将能量存储在弹簧中).

总结: 输入电源先将能量存放在磁铁中, 通过磁性(弹性)碰撞将能量传递到输出, 输出消耗能量. 因为无法把无限的能量存储在磁铁中, 磁铁很容易饱和, 所以必须把能量切分后分包传输, 同时保证磁铁(弹簧)复位, 考虑到弹簧压缩后瞬间伸长, 较好的状态应该是使伸长的量等于压缩的量. 从开关管关断的那一点去看, 就是使开关管承受两倍的电源电压(对电感来说就是开通承受正电压, 关段承受同样大小的反电压).