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LED電源電感式DC-DC升壓原理分析

發(fā)布時間:2014-07-28 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】本篇文章主要介紹了電感式DC-DC的升壓器原理,并且本文屬于基礎(chǔ)性質(zhì),適合那些對電感的特性并不了解,但同時又對升壓器感興趣的朋友們。
 
電感是我們在變壓器設(shè)計當(dāng)中較長使用的一種元件,它的主要作用是把電能轉(zhuǎn)化為磁能再存儲起來。需要注意的是,雖然電感的結(jié)構(gòu)類似于變壓器,但是其只有一個繞組。本篇文章主要介紹了電感式DC-DC的升壓器原理,并且本文屬于基礎(chǔ)性質(zhì),適合那些對電感的特性并不了解,但同時又對升壓器感興趣的朋友們。文中的一些原理性知識都能在網(wǎng)上查到,所以這里就不多家贅述了。
 
想要充分理解電感式升壓原理,我們就必須首先知道電感的特性,包括電磁的轉(zhuǎn)換與磁儲能。這兩點(diǎn)非常重要,因?yàn)槲覀兯枰乃袇?shù)都是由這兩個特性引出來的。
 
首先,我們先來觀察下面的圖:
電感式DC-DC的升壓器原理
各位朋友都知道,上圖是電磁鐵,一個電池對一個線圈通電。有人可能會奇怪,這么簡單的圖有什么好分析的呢?我們就是要用這張簡單的圖來分析它通電和斷電的瞬間發(fā)生了什么。
 
線圈(以后叫作"電感"了)有一個特性---電磁轉(zhuǎn)換,電可以變成磁,磁也可以變回電。當(dāng)通電瞬間,電會變?yōu)榇挪⒁源诺男问絻Υ嬖陔姼袃?nèi)。而斷電瞬磁會變成電,從電感中釋放出來。
 
現(xiàn)在我們看看下圖,斷電瞬間發(fā)生了什么:
電感式DC-DC的升壓器原理
前面我說過了,電感內(nèi)的磁能會在電感斷電時重新變回電,然而問題來了:此時回路已經(jīng)斷開,電流無處可以,磁如何能轉(zhuǎn)換成電流呢?很簡單,電感兩端會出現(xiàn)高壓!電壓有多高呢?無窮高,直到擊穿任何阻擋電流前進(jìn)的介質(zhì)為止。
 
這里我們了解了電感的第二個特性----升壓特性。當(dāng)回路斷開時,電感內(nèi)的能量會以無窮高電壓的形式變換回電,電壓能升多高,僅取決于介質(zhì)變的擊穿電壓。
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現(xiàn)在我們對以上的內(nèi)容作一下小結(jié):
 
下面是正壓發(fā)生器,你不停地扳動開關(guān),從輸入處可以得到無窮高的正電壓。電壓到底升到多高,取決于你在二極管的另一端接了什么東西讓電流有處可去。如果什么也不接,電流就無處可去,于是電壓會升到足夠高,將開關(guān)擊穿,能量以熱的形式消耗掉。
電感式DC-DC的升壓器原理
然后是負(fù)壓發(fā)生器,你不停地扳動開關(guān),從輸入處可以得到無窮高的負(fù)電壓。
電感式DC-DC的升壓器原理
上面說的都是理論,現(xiàn)在來點(diǎn)實(shí)際的電子線路圖,看看正/負(fù)壓發(fā)生器的"最小系統(tǒng)"到底什么樣子:
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你可以很清楚看到演變,電路中僅僅把開關(guān)換成了三極管換而已。不要小看這兩個圖,事實(shí)上,所以開關(guān)電源都是由這兩個圖組合變換而來,所以掌握這兩個圖非常重要。
電感式DC-DC的升壓器原理
最后要提提磁飽合的問題。什么是磁飽合?
 
從上面的背景知道我們可以知道電感能儲存能量,將能量以磁場方式保存,但能存多少呢?存滿之后會發(fā)生什么情況呢?
 
1。存多少:"最大磁通量"這個參數(shù)就是干這個用的,很顯然,電感不能無限保存能量,它存儲能量的數(shù)量由電壓與時間的乘積決定,對于每個電感來說,這是一個常數(shù),根據(jù)這個常數(shù)你可以算出一個電感要提供N伏M安供電時必須工作于多高的頻率下。
 
2。存滿之后會如何:這就是磁飽合的問題。飽合之后,電感失去一切電感應(yīng)有的特性,變成一純電阻,并以熱的形式消耗掉能量。
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