開關(guān)電源設(shè)計(jì)中元器件選擇原則
在開關(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)仍然要通過脈沖狀態(tài)作為轉(zhuǎn)換媒介。實(shí)際過程是：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，也非一般簡單儀表所能準(zhǔn)確測(cè)量的，除了脈沖示波器以外，還沒有更簡單的方式，例如：開關(guān)電源開關(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，似乎還沒有其他的方式。
也就是說，工作在脈沖電路中的元器件欲通過實(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：單端開關(guān)電路，從理論上計(jì)算，其開關(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，開關(guān)管承受反壓值將超出理論計(jì)算值范圍。
因?yàn)殡姼芯�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，不論無源元件還是有源器件，其性能選擇不同于普通模擬電路。
實(shí)際上，開關(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)仍然要通過脈沖狀態(tài)作為轉(zhuǎn)換媒介。實(shí)際過程是：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，也非一般簡單儀表所能準(zhǔn)確測(cè)量的，除了脈沖示波器以外，還沒有更簡單的方式，例如：開關(guān)電源開關(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，似乎還沒有其他的方式。
也就是說，工作在脈沖電路中的元器件欲通過實(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：單端開關(guān)電路，從理論上計(jì)算，其開關(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，開關(guān)管承受反壓值將超出理論計(jì)算值范圍。
因?yàn)殡姼芯�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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