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充分理解电感式升压原理


【导读】本文介绍电感式DC-DC的升压器原理,属于基础性质,适合那些对电感特性不了解,但同时又对升压电路感兴趣的同学。


本文介绍电感式DC-DC的升压器原理,属于基础性质,适合那些对电感特性不了解,但同时又对升压电路感兴趣的同学。

想要充分理解电感式升压原理,就必须知道电感的特性,包括电磁转换与磁储能。

我们先来观察下面的图:


充分理解电感式升压原理


这个图是电池对一个电感(线圈)通电,电感有一个特性---电磁转换,电可以变成磁,磁也可以变回电。当通电瞬间,电会变为磁并以磁的形式储存在电感内。而断电瞬磁会变成电,从电感中释放出来。

然而问题来了,断电后,回路已经断开,电流无处可以,磁如何转换成电流呢?很简单,电感两端会出现高压,如果电感线圈的自感系数很大,那么自感电动势就会很大,在很大的电势差之间的空隙,会产生很强的电场,甚至会击穿空气,发生放电现象。附近若有人,会对其造成一定危险,如果附近有易燃物质,就有发生着火的危险。

这样,我们也理解了电感的第二个特性----升压特性。当回路断开时,电感内的能量会以高电压的形式变换回电。

现在对以上的内容作一下小结:

下面是正压发生器,你不停地扳动开关,从图中节点处可以得到无穷高的正电压。电压到底升到多高,取决于你在二极管的另一端接了什么东西让电流有处可去。如果什么也不接,电流就无处可去,于是电压会升到足够高,将开关击穿,能量以热的形式消耗掉。


充分理解电感式升压原理


然后是负压发生器,你不停地扳动开关,从图中节点处可以得到无穷高的负电压。


充分理解电感式升压原理


上面说的都是理论,现在来点实际的电路,看看DC-DC升压电路的系统到底是什么样子。


充分理解电感式升压原理


你可以清楚看到演变,电路中把开关换成了三极管,用固定频率的方波控制三极管的开关就能实现升压。不要小看这两个图,事实上,所有开关电源都是由这两个图组合变换而来的。

说一下磁饱合问题。

我们已经知道电感可以储存能量,将能量以磁场方式保存,但能存多少,存满之后会发生什么情况呢?

磁通量,这个参数表示电感能存多少能量,根据这个参数你可以算出一个电感要提供n伏m安电流时必须工作于多高的频率下。

存满之后会如何?这就是磁饱合的问题。饱合之后,电感失去一切电感应有的特性,变成一纯电阻,并以热形式消耗掉能量。


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