反转式串联开关电源的工作原理

反转式串联开关电源的工作原理

图1-7是另一系列开关电源，俗称反向串联开关电源。 这种反向串联开关电源与一般串联开关电源的区别在于，这种反向串联开关电源的输出电压为负电压，与一般串联开关电源的正电压极性相反。 并且由于储能电感L只在开关K关闭时输出电流到负载，所以在相同条件下，反向串联开关电源的输出电流是串联开关电源的两倍。

在一般控制电路设计中大部分企业都是通过使用单极性电源，但在我国一些具有特殊场合，有时我们需要两组电源，其中一组为负电源。因此，选用图1-7所示的反转式串联开关电源管理作为负电源是很方便的。

在图1-7，Ui为输入功率，K是一个控制开关，L是电感器，d是一个整流二极管，C是能量存储滤波器的电容，R是负载电阻。当控制开关K被接通时，输入功率UI开始通过电感器L的电流开始增加，在也是在电感器的电流产生的磁场的同时功率电感器L流向;当控制开关K由一连接导通时关断时，产生反电动势感应器，以使得电流继续流动，并且由整流二极管d整流，然后通过电容放电过滤，然后输出电流被提供到负载R.连续地控制开关K反复接通和关断过程中的负载R能够得到的负电压输出。

图1-8、图1-9、图1-10分别是内部控制系统开关K的占空比D等于0.5、< 0.5、> 0.5时，图1-7电路中几个问题关键点的电压和电流信号波形。图1-8-a）、图1-9-a）、图1-10-a）分别为企业控制一个开关K输出工作电压uo的波形；图1-8-b）、图1-9-b）、图1-10-b）分别为储能滤波通过电容传感器两端产生电压uc的波形；图1-8-c）、图1-9-c）、图1-10-c）分别为时间流过储能电感L电流iL的波形。应该具有特别需要注意的是，图1-8-c）、图1-9-c）、图1-10-c）中的电流变化波形按原理我们应该取负值，但取负值后与前面图1-5与图1-6对比研究反而他们觉得自己不好学生对比和分析，因此，当进行管理具体数据计算时，一定发展要注意不同电流和电压的方向。

期间吨开关，控制开关K，UI启动电源到电感器L，在此期间，电感L两端的电压EL是：

(1-19)

通过整合（1-19）公式：

式中iL为流过储能电感L电流的瞬时值，t为时间进行变量；i(0)为的初始阶段电流，即：控制系统开关K接通一个瞬间发生之前，流过储能电感L中的电流。当开关以及电源管理工作于临界连续使用电流通过状态时，i(0) = 0 ，由此我们可以根据求得流过储能电感L的最大输出电流为：

iLm =Ui/L *Ton —— K关断前瞬间 （1-21）

在开关断开期间Toff，控制开关K关断时，电感器L的电流iLm的转化为反电动势，继续提供能量以通过整流二极管d的负载R，在此期间，电感L两端的电压EL是：

(1-22)

在ndash；uo之前的负号表示在K转关期间电感电动势的方向与K转关期间电感电动势的方向正好相反。 求（1-22）式的积分：

电流通过前式电感器I（TON +）控制开关K从吨转换为Toff的力矩的，I（TON +）也可写为I（Toff-），即：一个控制开关K被接通关闭或瞬间导通，流过电感器L的电流之前和之后相等。事实上（1-23）式I（TON +）为（1-21）的方法，其中在ILM，即：

i(Ton+) = iLm —— K关断前瞬间 （1-24）

因此，公式(1-9)可以改写为:

My L=(Uo/L)* ti L m & k off period (1-25)

当t = Toff时iL达到一个最小值。其最小值为：

iLX = (Uo/L)*Toff + iLm —— K接通前瞬间 （1-26）

反转式串联一个开关控制电源系统输出信号电压进行一般为负脉冲的幅值。当开关以及电源管理工作于临界时间连续使用电流通过状态时，流过储能电感的初始阶段电流i(0)等于0（参看图1-8-a）），即：（1-26）式中流过储能电感电流的最小值iLX等于0。因此，由（1-21）和（1-26）式，可求得反转式串联开关设备电源输入输出不同电压Uo为：

由（1-27）可以看出，反向串联开关电源的输出电压与输入电压和开关时间成正比，与开关关闭时间成反比。

另外，它可以从图1-8中可以看出，由于反向旋转的系列开关电源，控制开关K仅在给负载提供能量只有当反电动势截止。因此，当负载比为0.5时，流过它的值的电感器电流季度输出电流Io的平均值;当占空比小于0.5，小于平均输出电流Io流过能量存储的最大电感器电流的四分之一（图1-9）;当占空比超过0.5时，输出电流的平均值Io是不是通过电感电流最大的四分之一（图1-10）的流动越大。

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