伏秒平衡原则

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1、伏秒平衡原则:u(t)i(t)V+V-t1t2t0对稳定状态伏秒平衡原则:在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值.V+V-ABV+V-AB面积A=面积B分析开关电源中电容和电感的几条原则:电容两端的电压不能突变(当电容足够大时,可认为其电压不变).电感中的电流不能突变(当电感足够大时,可认为其电流恒定不变).流经电容的电流平均值在一个开关周期内为零.电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡.恒流充电恒压储能两个有用的公式:C:L:Buck电路工作原理分析:VinVoDLIoSSULILVin-V

2、o-VoIoD1-DT根据L的伏秒平衡原则:(Vin-Vo)*DT=Vo*(1-D)TVo=Vin*DL*ΔIo=Vo*(1-D)TIs根据L在1-D时间的基本方程:ΔIo=Vo*(1-D)T/LBuck电路的输入输出关系:Vo/Vin=DBoost电路工作原理分析:VinVoLIoSSULILVinVo-VinD1-DT根据L的伏秒平衡原则:Vin*DT=(Vo-Vin)*(1-D)TVin*T=(1-D)TVoIsDVo=Vin/(1-D)IDIoVo/Vin=1/(1-D)Boost电路的输入输出关系:

3、理想变压器的基本方程:理想变压器模型:变压器绕组完全耦合变压器无气隙且磁芯的导磁率μ无穷大I1N1N2u1u2I2电压基本方程:N2N1φ电流基本方程:理想变压器个绕组的电压与匝数成正比,且同名端具有相同极性;各绕组电流与匝数乘积之和为零,即电流的变比与匝比成反比,且极性相反(点进点出原则).实际变压器的分析方法:变压器绕组不是完全耦合I1I1N2N1φ1φ2LkLm2.变压器有气隙或磁芯的导磁率μ有限I2Im当副边开路时I2=0Im即为原边电感Lm(副边不存在或开路时的电感)产生的电流,Lm称为激磁电感或励

4、磁电感Φk可以认为是由原边串联的电感Lk产生,其大小为副边短路时原边所测得的电感量,Lk称为变压器的漏感.实际变压器的等效模型:理想变压器漏感Lk激磁电感Lm变压器的伏秒平衡原则:在稳态工作过程中变压器绕组两端的正伏秒值等于负伏秒值.V+V-ABV+V-AB面积A=面积B理想变压器的电路变换关系:u1u2I2n:1I1Ru1I1R'u2=I2Ru1=nu2I1=I2/nR'=u1/I1=(nu2)/(I2/n)=n2RPP功率n2CC电容n2Ln2RI/nnU原边等校值LRIU副边数值电感电阻电流电压Ns:N

5、p=n:1正激变换器(Forward)工作原理分析:Io(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)Tn:n:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVin2VinTr根据电感的伏秒平衡:Vo=VinD/n根据变压器的伏秒平衡:VinDT=VinTrTr=DTTr<(1-D)TD<50%ΔIL根据电感的储能关系:LΔIL=(1-D)T*VoΔIL=(1-D)T*Vo/LIpIL正激变换器的输入输出关系:Vo=VinD/n反激变换器(Flyback)工作原理分析:IoVi

6、nVoGDSVgsIDVdsD1-DTIpVLIoVin-nVoLmVinVin+nVo根据变压器的伏秒平衡:DImn:1反激变换器的输入输出关系:小结开关电源功率电路的五个基本元件:开关,二极管,电容,电感,变压器开关电源功率电路分析要点电容的电压不能突变,电感的电流不能突变流经电容的电流平均值为零,电感两端电压的平均值为零理想变压器电压与匝数成比且同名同极性,电流与匝数成反比且点进点出电容恒流充电的公式为,电感恒压储能的公式为变压器与电感的伏秒积必须平衡