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电感电压伏秒的平衡定律与启示

2017-7-14 15:12 阅读: 3052 评论: 0 编辑: ygzx1
[导读]一个功率变换器,当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态,在开关电源中,被称为稳态。稳态下,功率变换器中的电感这个能量传递元件,满足一个非常重要的定律,掌握了这个定律,对PWM变换器的稳态分析,就会轻而 ...
一个功率变换器,当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态,在开关电源中,被称为稳态。稳态下,功率变换器中的电感这个能量传递元件,满足一个非常重要的定律,掌握了这个定律,对PWM变换器的稳态分析,就会轻而易举。这个定律称为电感电压的伏秒平衡定律,表达如下:
对于已工作在稳态的DC-DC功率变换器,有源开关导通时加在滤波电感上的正向伏秒一定等于有源开关截止时加在该电感上的反向伏秒。
电感电压在一个开关周期内的伏秒平衡定律,也可以用电感上的磁链平衡来理解,磁链是电感量和流过电感的电流之乘积(Li),在电感上的电压为正的间隔内,电感中的电流会增加,其磁链也跟着增加,这个过程是电感的激磁;在电感上的电压为负的间隔内,电感中的电流会下降,其磁链也跟着下降,这个过程是电感的去磁。上述电感电压伏秒平衡定律,告诉了我们一个规律,如果要使得功率变换器能够长期可靠地在稳态下工作,其内部的电感在一个开关周期内,一定要满足激磁与去磁的平衡,一个周期的前一间隔中,如果电感因激磁增加了磁链,则在一个周期的后一个间隔内,一定要有能力,将其去磁,或者说必须将这个增加的磁链复位到原状,才有可能长久地进行能量的搬运,否则会因失衡导致电感的饱和,造成功率变换器的永久损坏。
从对偶性原理,电容在每个开关周期内一定满足安秒平衡,或者说电荷平衡。
从稳态下电感电压必须满足的伏秒平衡定律,很自然地可以演绎到每个生命,在他(它)的一生中也要尽量地保持他自己的伏秒平衡。拿人类作为例子,如果把工作比做激磁,把休息比做去磁,一天24小时比做开关周期,将工作强度比做激磁电压,休息效果比做去磁电压,则健康的条件是满足:每天的工作强度x时间(激磁伏秒)=每天的休息效果x时间(去磁伏秒)。要是违背这个伏秒平衡定律,进行超强度的工作,不好好休整,则迟早会引起身体各器官的饱和,导致体内机能的老化及损坏。。。
功率变换器中也有一个非常明显的例子,就是由Buck变换器演变的基本正激变换器,其变压器原边的激磁电感,在每个周期内由于只有激磁,没有合理的去磁,导致激磁和去磁严重的失衡,所以这个基本正激变换器是无法正常工作的。为了让正激变换器正常工作,就要加上合理的去磁电路,如三绕组去磁,谐振去磁,RCD去磁,有源去磁,LCD去磁等等。
从这个例子,我们更能明白,人既要会工作,更要会去磁。各人有各人的休息方法,就像正激变换器的各种去磁,是同一个道理。
文章来源:开关电源之点点滴滴


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