news 2026/10/23 5:02:50

读精通开关电源第二版2--对电感充电的理解

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
读精通开关电源第二版2--对电感充电的理解

电感充电过程

电感串联一个电阻充电

电感串联一个电阻,阻值的不同,充电时间和电感电流峰值有差异。

电感串联电阻阻值为0

如果现在,电阻R = 0,一直给电感充电会有什么效果?

书中的推导公式如下,电感电流瞬时公式见(1-12),当R = 0的时候不能直接带入,所以要求导后计算:

由于电阻为0,那么没有电阻消耗能量,电源电压一直持续作用在电感两端,那么,电感会一直充电而且电流会一直上涨。

搭个模型查看,发现哪怕是跑了100s,电感电流还是在一直上涨。

把电阻改成10-6,很小的值,跑100s,电感电流也还是在上升(只不过曲线不是完全直线),当然,我觉得和电源大小也有很大的关系,只要电阻上的电压不跑到电源电压,电感电流还是会上升。

但是跑1000s查看,后续电感电流会收敛,说明电阻电压会达到电源电压,这里我用了默认的1V。

也就是说,当CCM模式的PFC,如果内阻比较小,导通占空比比较大,就很容易导致电感电流一直上升。

电容和电感完全对偶的情况--电容和开关并联,输入为电流源

这里电容开关还得串联一个电阻,不然会报错。

开关关断时,电感中必须泄放的能量称为反激能量。强迫连续导通的电流称为续流电流。值得注意的是,电感特性与机械纺车或飞轮的特性不但看似一致,实际上也确实差不多。事实上,先了解飞轸特性非常有助于直观地理解电感特性。电感储能与流过其中的电流有关,飞轮储能与其转动有关。两者的能量都不能瞬间消失。飞轮可以用制动器来泄放它的旋转能量(转化成制动器内部的热量),使转速逐渐下降。制动器作用越强,制动时间就越短,并成比例下降。该特性与电感特性极其类似,感应电压(在开关关断阶段)扮演着制动器的角色,而电流与转速等效。因此,感应电压使电流逐渐下降。感应电压越高,电流下降的速度越快。事实上,电感方程V=LdI/dt也反映了这个问题。

电感的能量是以电流的形式储存的,电容是电压。所以电感电流不能突变是因为能量不能突变,同理电容电压也是。

所以当如上图那样开关波动之后,能量不能凭空消失,就得瞬间释放,产生了对应的浪涌电流和高压电弧。

电感生产的感应电动势方向为什么反向?

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