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开关电源兴趣小组 开关电源电感中的电流波形为什么是折线? [复制链接]

本帖最后由 maychang 于 2020-8-23 16:33 编辑

  开关电源电感中的电流波形往往是折线,例如我们刚刚讨论过的Buck电路,无论电流连续还是断续,电感中电流波形都是折线。有部分网友对此提出了疑问:为什么都是折线?
  我们先来看看理想电感两端电压与电感中电流之间的关系。

!L.png   上图是理想电感中电流 i 与两端电压 u 之间的关系。这个关系是从电感定义中推导出来的。
  此式中,如果两端电压 u 是个常数(常数的意思就是电压 u 不随时间变化),电感量 L 是个常数(同样,电感量为常数的意思就是 L 不随时间变化),那么电流的微分 di/dt 也是个常数,不随时间变化。
  而 di/dt 为常数的意思,就是电流 i 是时间t的线性函数,图像上看,就是一条直线。
  电压 u 为常数,这个条件在开关电源中通常可以满足。而电感量 L 为常数,一般也可以满足。所以,通常开关电源里面电感中的电流总是直线。在一个开关周期中,电压u当然会变化,但也是在两个或三个常数值之间跳跃,这就形成了几段直线构成的折线。
  需要说明,无论是哪种开关电源电路,我们讨论的波形都是电路达到稳态时的波形。所谓稳态,并不是电压电流不变化(不变化就不是开关电源了),而是开关电源的后一个周期内电压电流变化与前一个周期相同。这一点务必弄清楚。
  但开关电源上电后短时间内,其输出电压必定从零开始迅速上升,经过若干个周期后才达到稳定。这段时间内就不是稳态。或者开关电源发生振荡,那么开关电源的工作也不是稳态。不过,对上电后不稳定状态的分析稍微麻烦一些,所以通常只讨论这段不稳定时间内的极端情况,元器件是否会损坏。至于开关电源是否发生振荡,分析也比较麻烦,后续我们将会仔细讨论。


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