【导读】 开关 电源的设计模式有很多种，陶教员为大家带来了一全套的开光电源的关系设计及各种设计的上班原理、参数设计等。小编会逐一为大家分享进去。前面小编为大家详细引见了 串联式开关电源上班原理及电路参数的计算 ，这里小编将继续滋味大家带来反转式串联开关电源的上班原理及电路参数的计算。请看下文！ 1-3．反转式串联开关电源

1-3-1．反转式串联开关电源的上班原理

图1-7是另一种串联式开关电源，普通称为反转式串联开关电源。这种反转式串联开关电源与普通串联式开关电源的区别是，这种反转式串联开关电源输入的电压是负电压，正好与普通串联式开关电源输入的正电压极性相反；并且因为储能电感L只在开关K关断时才向负载输入电流，因此，在相反条件下，反转式串联开关电源输入的电流比串联式开关电源输入的电流小一倍。

在普通电路中大局部都是经常使用单极性电源，但在一些不凡场所，有时要求两组电源，其中一组为负电源。因此，选择图1-7所示的反转式串联开关电源作为负电源是很繁难的。

图1-7中，Ui为输入电源，K为控制开关，L为储能电感，D为整流二极管，C为储能滤波电容，R为负载电阻。当控制开关K接通的时刻，输入电源Ui开局对储能电感L加电，流过储能电感L的电流开局参与，同时电流在储能电感中也要发生磁场；当控制开关K由接通转为关断的时刻，储能电感会发生反电动势，使电流继续流动，并经过整流二极管D启动整流，再经电容储能滤波，而后向负载R提供电流输入。控制开关K始终地重复接通和关断环节，在负载R上就可以获取一个负极性的电压输入。

图1-8、图1-9、图1-10区分是控制开关K的占空比D等于0.5、< 0.5、> 0.5时，图1-7电路中几个关键点的电压和电流波形。图1-8-a）、图1-9-a）、图1-10-a）区分为控制开关K输入电压uo的波形；图1-8-b）、图1-9-b）、图1-10-b）区分为储能滤波电容两端电压uc的波形；图1-8-c）、图1-9-c）、图1-10-c）区分为流过储能电感L电流iL的波形。应该特意留意的是，图1-8-c）、图1-9-c）、图1-10-c）中的电流波形按原理当该取负值，但取负值后反而感觉与前面图1-5与图1-6不好对比和剖析，因此，当启动详细计算时，必定要留意电流和电压的方向。[page]在开关K接通Ton时期，电源Ui开局对储能电感L供电，储能电感L两端的电压eL为：

式中iL为流过储能电感L电流的刹时值，t为时期变量，i(0)为的初始电流，即：控制开关K接通瞬间之前流过储能电感L中的电流。当t = Ton时，流过储能电感L的电流到达最大值：

在开关K关断时期，储能电感L把电流iLm存储的磁能转化成反电动势，而后经过整流二极管D向负载R提供能量，在此时期L两端的电压eL为：

上式中Uo前的负号，示意K关断时期电感发生电动势的方向与K接通时期电感发生电动势的方向正好相反。

顺便指出，反转式串联开关电源输入电压为负脉冲，当图1-7中的滤波电容器C开路时，负脉冲的幅度将十分高，负脉冲是一个幅度按指数法令降低的尖脉冲，其幅度重要由负载电阻的大小，以及占空比来选择；当图7中的滤波电容器C接入后，反转式串联开关电源输入电压uo为一负方波，此方波咱们可称之为半波平均值，对于半波平均值的概念咱们前面还会详细解释。

对（1-22）式启动积分得：

上式中i(Ton+)为控制开关K从Ton转换到Toff的瞬间流过电感的电流，i(Ton+)也可以写为i(Toff-)，即：控制开关K关断或接通瞬间，之前和之后流过电感L的电流相等。实践上（1-23）式中的i(Ton+)就是（1-21）式中的iLm，即：

当开关电源上班于临界电流延续形态，或电流不延续形态时，即D≤0.5时，流过储能电感的初始电流i(0)和流过储能电感电流的最小值iLX均等于0（参看图1-8和图1-9）；而当开关电源上班于电流延续形态，即D≥0.5时，流过储能电感的初始电流i(0)和流过储能电感电流的最小值iLX均相等（参看图1-10）。因此，由（1-21）和（1-26）式，可求得反转式串联开关电源输入电压Uo为：

由（1-27）式可以看出，反转式串联开关电源输入电压与输入电压与开关接通的时期成正比，与开关关断的时期成正比，而与储能电感L的大小有关；与储能电感L有关的是输入电流的大小，电流的大小隐含在（1-21）、（1-25）、（1-26）式中。

另外，从图1-8可以看出，因为反转式串联开关电源，仅当控制开关K关断时期才发生反电动势向负载提供能量。因此，当占空比为0.5时，输入电流的平均值Io为流过储能电感电流最大值的四分之一；当占空比小于0.5时，输入电流的平均值Io小于流过储能电感电流最大值的四分之一（图1-9）；当占空比大于0.5时，输入电流的平均值Io大于流过储能电感电流最大值的四分之一（图1-10）。[page]

1-3-2．反转式串联开关电源储能电感的计算

反转式串联开关电源储能电感的计算方法与前面“串联式开关电源储能滤波电感的计算”方法基本相反，计算反转式串联开关电源中储能电感的数值，也是从流过储能电感的电流为电流临界延续形态启动剖析。但要求特意留意，反转式串联开关电源中的储能电感仅在控制开关K关断时期才发生反电动势向负载提供能量，因此，流过负载的电流比串联式开关电源流过负载的电流小一倍（D = 0.5时），即：当占空比等于0.5时，反转式串联开关电源中流过负载R的电流Io只要流过储能电感L最大电流iLm的四分之一。依据（1-21）式：

式中Io为流过负载的电流，当D = 0.5时，其大小等于最大电流iLm的四分之一；T为开关电源的上班周期，T正好等于2倍Ton。

由此求得：

（1-29）和（1-30）式，就是计算反转式串联开关电源中储能电感的公式。同理，（1-29）和（1-30）式的计算结果，只给出了计算反转式串联开关电源储能电感L的两边值，或平均值，因为输入电流的不确定性，实践运行时，可以以此为极限，在此平均值的计算结果上再乘以一个大于1的系数。

当储能电感L的值小于（1-29）式的值时，流过滤波电感L的电流回升率将增大，假设流过滤波电感L的电流iL为延续电流，输入电压Uo将会升高；假设为了维持滤波输入电压Uo不变，则必定要把控制开关K占空比D减小，但占空比D的减小将会使流过储能电感的电流iL发生不延续，从而使滤波输入电压Uo的电压纹波增大。

假设流过滤波电感L的电流iL不是延续电流，储能电感L的减小，将会使流过储能电感的电流iL不延续的时期变长，电源滤波输入电压Uo岂但不会升高，反而会使反转式串联开关电源滤波输入电压Uo的电压纹波清楚增大。

当储能电感L的值大于（1-29）式的值时，流过储能电感L的电流回升率将减小，输入电压Uo将降低，但滤波输入电压Uo的电压纹波清楚减小；假设为了维持电源滤波输入电压Uo不变，控制开关K必定要把占空比D增大，而占空比D的增大又会使流过储能电感的电流iL不延续的时期缩短，或由电流不延续变成电流延续，从而使电源滤波输入电压Uo的电压纹波降低。

反转式串联开关电源对负载输入的电流Io只要流过储能电感最大电流ILm的四分之一，在流过储能电感最大电流ILm相反的状况下，比串联式开关电源对负载输入的电流Io小一倍，因此，在输入电压纹波相反的状况下，反转式串联开关电源的电流纹波要比串联式开关电源的电流纹波大一倍。这种状况，滤波电容的充放电回路的电流很容易发生EMI搅扰，在启动PCB线路设计时要特意留意。[page]

1-3-3．反转式串联开关电源储能滤波电容的计算

反转式串联开关电源储能滤波电容参数的计算，与串联式开关电源储能滤波电容的计算方法基本相反。但要留意，即使是在占空比D等于0.5的状况下，滤波电容器充、放电的时期都不相等，滤波电容器充电的时期小于半个上班周期，而电容器放电的时期则大于半个上班周期，但电容器充、放电的电荷是相等的，即电容器充电时的电流大于放电时的电流。

从图1-8可以看出，在占空比D等于0.5的状况下，电容器充电的时期为 ，电容器充电电流的平均值为 ，或 ；而电容器放电的时期为 ，电容器放电电流的平均值为0.9 Io。

因此有：

（1-33）和（1-34）式，就是计算反转式串联开关电源储能滤波电容的公式（D = 0.5时）。式中：Io是流过负载电流的平均值，T为开关上班周期，ΔUP-P为滤波输入电压的波纹。普通波纹电压都是取峰-峰值，因此，当D = 0.5时，波纹电压正好等于电容器充电的电压增量，即：ΔUP-P = ΔUc 。同理，（1-33）和（1-34）式的计算结果，只给出了计算反转式串联开关电源储能滤波电容C的两边值，或平均值，因为输入电流的不确定性，实践运行时，可以以此为极限，在此平均值的计算结果上再乘以一个大于1的系数。特意是当开关K的占空比D小于0.5的时后，因为流过储能电感L的电流会不延续，电容器放电的时期将远远大于电容器充电的时期，因此，开关电源滤波输入电压的纹波将清楚增大。因此，在设计开关电源的时刻要留有充沛的余量，实践运行中最好按（1-33）式计算结果的2倍以过去计算储能滤波电容的参数。

未完待续：下次将为大家连载并联式开关电源的上班原理及参数计算，请大家耐烦等待......

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