開關(guān)電源的基本工作原理

當(dāng)作用時(shí)間t等于Ton的時(shí)候，流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL為最大，但儲(chǔ)能濾波電容C的兩端電壓并沒有達(dá)到最大值，此時(shí)，儲(chǔ)能濾波電容C的兩端電壓還在繼續(xù)上升，因?yàn)?，流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL還大于流過(guò)負(fù)載的電流Io ；當(dāng)作用時(shí)間t等于二分之一Toff的時(shí)候，流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL正好等于負(fù)載電流Io，儲(chǔ)能濾波電容C的兩端電壓達(dá)到最大值，電容停止充電，并開始從充電轉(zhuǎn)為放電。

可以證明，儲(chǔ)能濾波電容進(jìn)行充電時(shí)，電容兩端電壓是按正弦曲線的速率變化，而儲(chǔ)能濾波電容進(jìn)行放電時(shí)，電容兩端電壓是按指數(shù)曲線的速率變化，這一點(diǎn)后面還要詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參考后面圖1-23、圖1-24、圖1-25的詳細(xì)分析。

圖1-6中，電容兩端的充放電曲線是有意把它的曲率放大了的，實(shí)際上它們的變化曲率并沒有那么大。因?yàn)閮?chǔ)能濾波電感L和儲(chǔ)能濾波電容構(gòu)成的時(shí)間常數(shù)相對(duì)于控制開關(guān)的接通或關(guān)斷時(shí)間來(lái)說(shuō)非常大（正弦曲線的周期：T = ），即：由儲(chǔ)能濾波電感L和儲(chǔ)能濾波電容組成諧振回路的諧振頻率，相對(duì)于開關(guān)電源的工作頻率來(lái)說(shuō)，非常低，而電容兩端的充放電曲線變化范圍只相當(dāng)于正弦曲線零點(diǎn)幾度的變化范圍，因此，電容兩端的充、放電曲線基本上可以看成是直線，這相當(dāng)于用曲率的平均值取代曲線曲率。同理，圖1-3、圖1-4、圖1-5中儲(chǔ)能濾波電容C的兩端電壓都可以看成是按直線變化的電壓，或稱為電壓或電流鋸齒波。

實(shí)際應(yīng)用中，一般都是利用平均值的概念來(lái)計(jì)算儲(chǔ)能濾波電容C的數(shù)值。值得注意的是：濾波電容C進(jìn)行充、放電的電流ic的平均值Ia正好等于流過(guò)負(fù)載的電流Io，因?yàn)椋贒等于0.5的情況下，電容充、放電的時(shí)間相等，只要電容兩端電壓的平均值不變，其充、放電的電流必然相等，并等于流過(guò)負(fù)載的電流Io。

濾波電容C的計(jì)算方法如下：

由圖1-6可以看出，在控制開關(guān)的占空比D等于0.5的情況下，電容器充、放電的電荷和充、放電的時(shí)間，以及正、負(fù)電壓紋波值均應(yīng)該相等，并且電容器充電流的平均值也正好等于流過(guò)負(fù)載的電流。因此，電容器充時(shí)，電容器存儲(chǔ)的電荷ΔQ為：

（1-17）和（1-18）式，就是計(jì)算串聯(lián)式開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的公式（D = 0.5時(shí)）。式中：Io是流過(guò)負(fù)載的電流，T為控制開關(guān)K的工作周期，ΔUP-P為輸出電壓的波紋。電壓波紋ΔUP-P一般都取峰-峰值，所以電壓波紋正好等于電容器充電或放電時(shí)的電壓增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc 。

順便說(shuō)明，由于人們習(xí)慣上都是以輸出電壓的平均值為水平線，把電壓紋波分成正負(fù)兩部分，所以這里遵照習(xí)慣也把電容器充電或放電時(shí)的電壓增量分成兩部分，即：2ΔUc。