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一粒金砂(高级)

DLC升压电路分析与计算 [复制链接]

 
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鄙人近期遇到几个问题,感觉超出了本人的能力范围,无奈只能寄希望于请教一下论坛的大神了,哎!怪自己学艺不精呐,在此留下了无能的眼泪 image.png  如图,从上电之初开始分析,(设上电前C1C2电压为0,L1电流为0,忽略D1D2的正向压降和内阻)

1.当SW1打到下触点时,分析L1中的电流和C1的电压变化与时间的关系式;

2.当SW1打到上触点时,分析L1中的电流和C1的电压变化与时间的关系式;

3.求从上电之初起SW1的开关周期数与C2电压的关系式。

希望各位有识之士不吝赐教,感谢!

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【1.当SW1打到下触点时,分析L1中的电流和C1的电压变化与时间的关系式】

"从上电之初开始分析" 这句里面的 “上电”,猜测是指VCC从零突变为某一固定数值(也可以记为VCC)。

若是,那么因二极管压降和内阻可忽略,C2通过D2的充电电流可以忽略,于是L1和C1两端电压从零突变为某固定数值(VCC)。那么L1和C1构成串联谐振电路,其中电流只能流入地(因为串联了二极管D1,不能反流)。此即二阶电路的阶跃响应。其表达式请到《电路》教材中找(这里只能输入字母数字,无法显示数学式)。例如,邱关源《电路 第五版》第7章。

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虽然没有上电后C1L1中电流表达式,但我们仍可以进行定性分析。

上电后瞬间,电流必定为零,即L1C1中电流一定是从零开始上升,因为电感中电流不能突变。L1C1中电流一定在C1两端电压达到VCC时达到最大,此时L1两端电压为零。L1C1中电流上升到最大值后开始减少,电感中电动势方向与VCC叠加,C1两端电压继续上升。当C1两端电压达到2倍VCC时,对C1的充电停止。因为电流不能反流,C1两端电压不会下降,保持2倍VCC,而L1中电流保持为零。

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【2.当SW1打到上触点时,分析L1中的电流和C1的电压变化与时间的关系式】

开关打到上触点,上电后因D1压降为零,L1上电之前电流为零,C1上电之前两端电压为零,所以L1中电流保持为零,C1两端电压保持为零。

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老师,请接着您3楼的状态继续分析第二个问题,我的本意是SW1的开关是周期持续的,并且周期时间满足3楼的稳定状态所需要的时间  详情 回复 发表于 2022-12-21 09:37

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【3.求从上电之初起SW1的开关周期数与C2电压的关系式】

上电时开关不是置于上边就是下边,两种情况上面都分析过了。

如果上电之后开关位置有变化,那就相当于一个方波施加在VCC处。开关上下变化,C2两端电压将在第一次开关置于上边之后保持VCC不变,因为C2在开关置于上边之后即充电到VCC而D2中电流不能反流。

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标题是《DLC升压电路分析与计算》,但该电路可能是错误的,因为上电后无论开关以什么频率和占空比在上边触点和下边触点之间变换,C2两端电压并不能升高到VCC以上。

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maychang 发表于 2022-12-20 19:58 【2.当SW1打到上触点时,分析L1中的电流和C1的电压变化与时间的关系式】 开关打到上触点,上电后因D1压 ...

老师,请接着您3楼的状态继续分析第二个问题,我的本意是SW1的开关是周期持续的,并且周期时间满足3楼的稳定状态所需要的时间

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建议你先把Boost电路的工作搞清楚,再来讨论首帖电路。估计那时你就能够看出首帖电路为何是错误的,也就不必再分析首帖电路了。  详情 回复 发表于 2022-12-21 10:24
标题是《DLC升压电路分析与计算》。说到升压,那可能是指Boost电路。最基本的Boost电路只有开关、电感、电容三个元件,开关也是交替闭合断开,但相互联接关系不是首帖图中那个样子。  详情 回复 发表于 2022-12-21 10:23
按说,这么简单的电路,不应该发生D、L、C三个元件联接关系的错误。不过,对开关电源毫无所知的初学者,也难说。  详情 回复 发表于 2022-12-21 10:19
我想,你的意思是SW1周期性置于上方和下方,求L1C1C2中电流和两端电压变化。 SW1交替置于上方和下方,这个分析比较复杂。但在6楼我说过:『该电路可能是错误的』。SW1先置于下方然后置于上方,L1中电流可能未到零  详情 回复 发表于 2022-12-21 10:14
对于第二个问题,因为SW1置于上方,而二极管D1没有压降,所以上电并不会影响L1C1初始状态(电压电流均为零)。  详情 回复 发表于 2022-12-21 10:08
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shipeng 发表于 2022-12-21 09:37 老师,请接着您3楼的状态继续分析第二个问题,我的本意是SW1的开关是周期持续的,并且周期时间满足3楼的 ...

3楼说的是SW1置于下方,然后上电,上电后的电路过程。你的第二个问题是SW1置于上方,然后上电。这是两个互不相关的过程。

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是我表达有误,我现在重新把问题整理下: 请依次分析以下过程中L1中电流I1,C1,C2两端的电压V1和V2的变化关系,并给出I1,V1和V2与时间的关系式: 1.初始状态VCC=0,SW1处于下触点,I1=V1=V2=0; 2.VCC瞬间获得  详情 回复 发表于 2022-12-21 12:08

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shipeng 发表于 2022-12-21 09:37 老师,请接着您3楼的状态继续分析第二个问题,我的本意是SW1的开关是周期持续的,并且周期时间满足3楼的 ...

对于第二个问题,因为SW1置于上方,而二极管D1没有压降,所以上电并不会影响L1C1初始状态(电压电流均为零)。

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shipeng 发表于 2022-12-21 09:37 老师,请接着您3楼的状态继续分析第二个问题,我的本意是SW1的开关是周期持续的,并且周期时间满足3楼的 ...

我想,你的意思是SW1周期性置于上方和下方,求L1C1C2中电流和两端电压变化。

SW1交替置于上方和下方,这个分析比较复杂。但在6楼我说过:『该电路可能是错误的』。SW1先置于下方然后置于上方,L1中电流可能未到零,故将通过D1流动,L1中储存能量为C1充电。但因D1无压降,所以L1中电流经D1流动也不影响C2两端电压。

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shipeng 发表于 2022-12-21 09:37 老师,请接着您3楼的状态继续分析第二个问题,我的本意是SW1的开关是周期持续的,并且周期时间满足3楼的 ...

因为该电路是错误的(不能升压),所以分析SW1周期性交替置于上方下方没有意义。

错误可能发生在D1L1C1三个元件的相互位置联接关系上。

 

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shipeng 发表于 2022-12-21 09:37 老师,请接着您3楼的状态继续分析第二个问题,我的本意是SW1的开关是周期持续的,并且周期时间满足3楼的 ...

按说,这么简单的电路,不应该发生D、L、C三个元件联接关系的错误。不过,对开关电源毫无所知的初学者,也难说。

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shipeng 发表于 2022-12-21 09:37 老师,请接着您3楼的状态继续分析第二个问题,我的本意是SW1的开关是周期持续的,并且周期时间满足3楼的 ...

标题是《DLC升压电路分析与计算》。说到升压,那可能是指Boost电路。最基本的Boost电路只有开关、电感、电容三个元件,开关也是交替闭合断开,但相互联接关系不是首帖图中那个样子。

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shipeng 发表于 2022-12-21 09:37 老师,请接着您3楼的状态继续分析第二个问题,我的本意是SW1的开关是周期持续的,并且周期时间满足3楼的 ...

建议你先把Boost电路的工作搞清楚,再来讨论首帖电路。估计那时你就能够看出首帖电路为何是错误的,也就不必再分析首帖电路了。

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我知道Boost电路是没有C1电容的,但是我现在就是想在增加了C1电容之后问题要如何定量分析,到底还能不能升压。我觉得通过这个分析过程可以补齐我的知识短板,提升我对电路的理解深度,希望maychang老师不吝赐教!  详情 回复 发表于 2022-12-21 12:13

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嗯,可以参考电路原理

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maychang 发表于 2022-12-21 10:03 3楼说的是SW1置于下方,然后上电,上电后的电路过程。你的第二个问题是SW1置于上方,然后上电。这是两个 ...

是我表达有误,我现在重新把问题整理下:

请依次分析以下过程中L1中电流I1,C1,C2两端的电压V1和V2的变化关系,并给出I1,V1和V2与时间的关系式:

1.初始状态VCC=0,SW1处于下触点,I1=V1=V2=0;

2.VCC瞬间获得+5V电压,分析此时L1中的电流和C1的电压变化与时间的关系式;

3.接着上一状态当I1=0时,SW1打到上触点,分析此时L1中的电流和C1的电压变化与时间的关系式;

4.接着上一状态当再次I1=0时,求此时C2两端电压V2的值;

5.接着上一状态SW1再次打到下触点重复2,3,4的过程,将整个过程看成一个周期求V2的电压与时间(以周期为单位)的关系。

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现在加入电感L1。 前面3楼我也错了。那里我说触点打到下面,电流为零时C1两端电压达到2倍VCC。有电感存在情况下,C1两端电压可以比VCC还高,但未必是2倍VCC。  详情 回复 发表于 2022-12-21 14:49
换个方式想。 如果没有电感L1(短路掉首帖图中L1),那么电容C1在SW1打到下触点时将充电到两端电压为VCC,SW1打到上触点时C1和VCC叠加,将对电容C2(已充电到VCC)充电,使C2两端电压高于VCC。经过足够多次触点转换后  详情 回复 发表于 2022-12-21 14:45
又想了想,我确实错了。 SW1从下触点转换到上触点,C1确实不能通过D1放电,但C1两端电压与VCC叠加,可以通过D2向C2充电。于是C2两端电压升高到超过VCC。所以6楼我已经错了,这个电路可以使C2两端电压升到VCC以上  详情 回复 发表于 2022-12-21 14:26
在19楼我可能想错了。我需要再想想,然后再说。19楼暂不删除,先留着。  详情 回复 发表于 2022-12-21 12:44
【3.接着上一状态当I1=0时,SW1打到上触点,分析此时L1中的电流和C1的电压变化与时间的关系式】 当I1=0时,SW1打到上触点。前面已经分析过,此时C1两端电压为2倍电源电压。电容本应该反向放电(这是LC谐振回路特  详情 回复 发表于 2022-12-21 12:40
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maychang 发表于 2022-12-21 10:24 建议你先把Boost电路的工作搞清楚,再来讨论首帖电路。估计那时你就能够看出首帖电路为何是错误的,也就 ...

我知道Boost电路是没有C1电容的,但是我现在就是想在增加了C1电容之后问题要如何定量分析,到底还能不能升压。我觉得通过这个分析过程可以补齐我的知识短板,提升我对电路的理解深度,希望maychang老师不吝赐教!

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Boost电路不仅没有电容C1,更没有二极管D1。 增加了二极管D1,使得电路分析更复杂。  详情 回复 发表于 2022-12-21 12:36
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Boost电路不仅没有电容C1,更没有二极管D1。

增加了二极管D1,使得电路分析更复杂。

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【3.接着上一状态当I1=0时,SW1打到上触点,分析此时L1中的电流和C1的电压变化与时间的关系式】

当I1=0时,SW1打到上触点。前面已经分析过,此时C1两端电压为2倍电源电压。电容本应该反向放电(这是LC谐振回路特点),但由于D1不能反向导通,故C1电荷无处可放,I1将保持为零。

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在19楼我可能想错了。我需要再想想,然后再说。19楼暂不删除,先留着。

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