高手指导 详解开关电源占空比选择与计算

时间:2022-03-13作者:佚名

占空比是脉冲宽度调制(PWM)开关电源的调制度,开关电源的稳压功能就是通过自动改变占空比来实现的,开关电源的输出电压与占空比成正比,开关电源输出电压的变化范围基本上就是占空比的变化范围。由于开关电源输出电压的变化范围受到电源开关管击穿电压的限制,因此,正确选择占空比的变化范围是决定开关电源是否可靠工作的重要因素;而占空比的选择主要与开关电源变压器初、次级线圈的匝数比有关,因此,正确选择开关电源变压器初、次级线圈的匝数比也是一个非常重要的因素。

��占空比

占空比一般是指,在开关电源中,开关管导通的时间与工作周期之比,即:

式中:D为占空比,Ton为开关管导通的时间,Toff为开关管关断的时间,T为开关电源的工作周期。对于一个脉冲波形也可以用占空比来表示。

在反激式开关电源中,开关管导通的时候,变压器次级线圈是没有功率输出的,D1、D2有下面关系:

��开关变压器初次级线圈的输出波形

图是输出电压为交流的开关电源工作原理图。为了便于分析,我们假说变压器初次级线圈的变压比为1:1(即N1=N2,L1=L2),当开关K又导通转断开时,变压器初级、次级线圈产生感应电动势为:

(3)式中:iu为变压器初级线圈的励磁电流,由此可知,变压器初、次级线圈产生的反电动势主要是由励磁电流产生的。我们从(2)可以看出,当变压器初、次级线圈的负载电阻R很大或者开路的情况下,变压器初、次级线圈产生的感应电动势峰值是非常高的,如果这个电压直接加到电源开关管两端,电源开关管一定会被击穿。为了便于分析,我们引进一个半波平均值的概念,我们把Upa、Upa-分别定义为变压器初、次级线圈感应电动势正、负半周的半波平均值。半波平均值就是把反电动势等效成一个幅度等于Upa或Upa-的方波,如图中的Upa-所示。

��反激式变压器初次级线圈的输出波形

图为反激式开关电源的工作原理图,图为反激式开关电源变压器初、次级线圈的波形(N1=N2时)。图中的Ui、uL1、uL2、Up、Upa、Upa-、Ua、Ua-等前面都已经介绍过,图中只多了一个整流滤波输出电压Uo。所谓反激式开关电源,就是电源开关管导通时,开关电源无功率输出,仅在电源开关管截止时才有功率输出。在反激式开关电源中,由于整流二极管以及储能滤波电容的作用,它会把变压器初、次级线圈产生的反电动势进行平均,使峰值脉冲电压Up(Up-)被平均成半波平均值Upa(Upa-),这相当于限幅的作用,因为充满电的电容相当于一个电压等于Uo的电池。这种限幅作用是假说开关电源变压器初、次级线圈没有漏感的情况下才能成立。

��占空比的选择和计算

1.图中uL1为变压器初级线圈N1产生的反电动势,蓝、红色箭头分别表示开关接通和关断时,感应电动势的方向。

2.图4b蓝色为开关接通时变压器初级线圈N1产生的感应电动势波形;红色为开关关断时N1产生的感应电动势波形。

在图中,由于变压器存储的能量和释放的能量相等,所以蓝色波形的面积等于红色波形的面积。

即:

Upa-×Ton=Upa×Toff

或

Ui×Ton=Upa×Toff

把占空比:待入上式就可以求得:

相关阅读

热销商品

电工胶带绝缘胶带PVC电胶布防水阻燃超粘耐温黑胶布汽车线束胶带

电工胶带是一款专业的电力电工用材,具备绝缘、PVC材质特性,可有效保障电气线路绝缘性能,防止电流外泄引发漏电风险。其采用防水、阻燃、超粘、耐温等设计,能适应复杂...
¥ 2.4

氟胶O型圈耐高温密封圈线径1-10mm现货可订做大尺寸胶圈非标异形

氟胶O型圈采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有卓越的耐高温、耐油、耐化学腐蚀性能,长期使用温度可达200℃以上,短期可耐受250℃高温。线径规格覆盖1–10mm,现货充足,支...
¥ 0.4

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
¥ 5.91

100%桑蚕丝香云纱饰品发圈发夹口罩眼罩发带腰封直播专拍单拍无效

100%桑蚕丝香云纱饰品系列,精选天然桑蚕丝与非遗香云纱工艺匠心打造,质感柔滑亲肤,光泽雅致,尽显东方韵味。包含发圈、发夹、口罩、眼罩、发带、腰封等多款实用配饰,适...
¥ 1

橱柜灯层板柜子线型灯LED免焊接餐边柜子灯感应灯衣柜鞋酒柜灯带

橱柜灯层板柜子线型灯LED免焊接餐边柜子灯感应灯衣柜鞋酒柜灯带是一种用于家居照明的灯具,具有多种款式和功能。这些灯具通常采用LED光源,具有节能、环保的优点,且使...
¥ 4.4

网站栏目