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PWM占空比計(jì)算公式介紹
  • 發(fā)布時(shí)間:2025-01-07 19:50:18
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PWM占空比計(jì)算公式介紹
1.2 什么是開關(guān)穩(wěn)壓器?
PWM占空比計(jì)算公式
開關(guān)穩(wěn)壓器,英文(regulatior),或稱調(diào)節(jié)器、穩(wěn)壓源,是用于穩(wěn)定電壓的電子設(shè)備。它的實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)控制系統(tǒng),也就是負(fù)反饋。當(dāng)電壓上升時(shí),通過負(fù)反饋使其降低;當(dāng)電壓下降時(shí),通過負(fù)反饋使其升高。這樣就形成了一個(gè)自動(dòng)控制的環(huán)路。在圖中,方框圖展示了 PWM(脈寬控制方式),除此之外,還有其他控制方式,如 PFM(頻率控制方式)和移相控制方式等。
1.3 脈寬調(diào)試方式(PWM)
1.3.1 周期性的改變開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間的簡(jiǎn)單方法
PWM占空比計(jì)算公式
占空比是指開關(guān)在開通狀態(tài)下的時(shí)間與整個(gè)開關(guān)周期的時(shí)間之比,即 ton / T,ton(開通時(shí)間) + toff(關(guān)斷時(shí)間) = T(開關(guān)周期)。然而,我們不能僅依靠一個(gè)脈沖來實(shí)現(xiàn)能量的平穩(wěn)流動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的電壓,我們需要通過許多高頻脈沖來切換開關(guān),從而在開關(guān)接通期間存儲(chǔ)能量,并在開關(guān)切斷時(shí)釋放這些能量。這種方法可以確保能量的平穩(wěn)流動(dòng),避免電壓波動(dòng)。
1.3.2 在電子行業(yè)中有兩種主要儲(chǔ)能器件
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1.4 案例:簡(jiǎn)化的降壓開關(guān)電源
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上圖展示了一個(gè)簡(jiǎn)化的降壓開關(guān)電源的電路圖,為了便于對(duì)電路進(jìn)行分析,我們暫時(shí)不考慮反饋控制部分。
狀態(tài)1,當(dāng)S1閉合時(shí),輸入能量從電容C1傳遞,通過S1、電感器L1、電容C2和負(fù)載RL進(jìn)行供電。同時(shí),電感器L1也開始儲(chǔ)存能量。在這個(gè)過程中,加在L1上的電壓可以表示為Vin-Vo=L*di/dton。
狀態(tài)2,當(dāng)S2斷開時(shí),能量不再從輸入端獲取,而是通過續(xù)流回路,從電感器L1儲(chǔ)存的能量傳遞到電容C2、負(fù)載RL和二極管D1。此時(shí),可以得到L*di/dtoff= Vo的表達(dá)式。最終,我們可以得出Vo/Vin=D的關(guān)系,其中D為占空比,永遠(yuǎn)小于等于1。由于D的值永遠(yuǎn)小于1,因此Vo永遠(yuǎn)小于Vin。
以下是各個(gè)器件的詳細(xì)作用解釋:
輸入電容器(C1):輸入電容器的主要作用是使輸入電壓平穩(wěn)。它能夠吸收或釋放電荷,從而平滑輸入電壓的波動(dòng),使得輸入電壓保持穩(wěn)定,為后續(xù)電路提供穩(wěn)定的能量輸入。
輸出電容器(C2):輸出電容器的主要作用是使輸出電壓平穩(wěn)。在開關(guān)電源中,輸出電壓往往會(huì)因?yàn)樨?fù)載的變化而產(chǎn)生波動(dòng),輸出電容器能夠吸收這些波動(dòng),從而保持輸出電壓的穩(wěn)定,保證負(fù)載的正常工作。
續(xù)流二極管(D1):續(xù)流二極管的作用是在開關(guān)開路時(shí)為電感器提供一條電流通路。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí),電感器中的電流會(huì)因?yàn)檎也坏酵范a(chǎn)生很高的反電動(dòng)勢(shì),這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)可能會(huì)損壞電路中的器件。續(xù)流二極管的導(dǎo)通可以消除這個(gè)反電動(dòng)勢(shì),為電感器提供一條電流通路,保護(hù)電路中的器件不受損壞。
電感器(L1):電感器的主要作用是用于存儲(chǔ)即將傳送至負(fù)載的能量。電感器能夠以磁場(chǎng)的形式存儲(chǔ)能量,當(dāng)電流通過電感器時(shí),磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生變化,從而將電能轉(zhuǎn)化為磁能存儲(chǔ)起來。當(dāng)電流斷開時(shí),磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生變化,將磁能轉(zhuǎn)化為電能,從而向負(fù)載輸出能量。電感器在這個(gè)過程中起到了能量的存儲(chǔ)和釋放的作用。
通過上述解釋,我們可以清楚地了解各個(gè)器件在開關(guān)電源中的重要作用和它們的工作原理。
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