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為什么BUCK中電感的電流是線性上升下降的?

工程師鄧生 ? 來源:未知 ? 作者:劉芹 ? 2023-09-12 15:26 ? 次閱讀

為什么BUCK中電感的電流是線性上升下降的?

BUCK變換器是一種常用的DC-DC變換器,即將高電壓直流電源轉換為低電壓直流電源。BUCK變換器中電感扮演著重要的角色,電感的電流呈現線性上升下降的特性,這是因為BUCK變換器的工作原理以及電感的物理特性所決定的。

1. BUCK變換器的工作原理

BUCK變換器的工作原理是通過開關管周期性地切換電路中的電感和電容,將高電壓直流電源轉換為低電壓直流電源。在BUCK變換器中,電源電壓經過開關管K1和電感L1后傳遞到負載電容C1上,然后通過開關管K2回到電源。當開關管K1導通時,電流從K1流入L1,此時電感L1存儲的能量增加,并且負載電容C1中的電荷逐漸增加,形成負載電壓。當開關管K1關閉時,電流無法通過L1流入負載電容C1,此時電感L1中存儲的能量通過二極管D1放出到負載電容C1中,負載電容C1中的電荷通過二極管D2回流到電源端,形成固定電壓。

BUCK變換器的工作頻率非常高,一般在幾十千赫茲到幾百千赫茲之間,因此在一個周期內,電感L1的電流變化非常快速,呈現出線性上升下降的特性。

2. 電感的物理特性

電感是一種能夠將電能轉化為磁能以及將磁能轉化為電能的元件。在BUCK變換器中,電感承擔著存儲和放出能量的任務。電感的物理特性基于電流變化的關系,包括自感、互感和電感滯后等。

自感是指電感中的電流隨時間的變化率決定電感中存儲的能量大小,即電感中的電流增加或減小越快,則電感中的存儲能量越大。

互感是指電磁場通過兩個或多個電感的相互作用而產生的現象。在BUCK變換器中,互感現象并不常見。

電感滯后是指電流和磁場之間的一種時間差,即在電流變化的瞬間,磁場并未立刻改變,而是需要一定時間才能改變。這種滯后現象在電流變化非常快的情況下會更加明顯。

3. 為什么電感的電流是線性上升下降的

在BUCK變換器中,電感L1是整個電路中存儲能量的關鍵元件,因此電感的電流變化情況對整個電路的工作狀態有重要影響。在一個周期內,電感L1的電流變化是由開關管K1和K2的周期性切換所決定的。當K1導通時,電感L1中存儲的能量增加,此時電感中的電流線性上升;當K1關閉時,電能得到釋放,此時電感中的電流線性下降。在一個周期中,電感的電流是線性的,沒有任何峰值或波峰的存在。

此外,電感的物理特性也會對電流變化的形式產生影響。在電流變化非常快的情況下,電感的自感和電感滯后會導致電流的線性上升下降更加明顯。另外,磁場的建立和消除需要一定的時間,這也會導致電流變化的滯后現象。但是,線性上升下降的形式能夠保證整個電路的工作狀態穩定,并且電感的物理特性并不會影響電路的性能。

綜上所述,BUCK變換器中電感的電流是線性上升下降的,這是由BUCK變換器的工作原理和電感的物理特性所決定的。這種線性上升下降的形式能夠保證電路的穩定性,并且符合整個電路的工作原理,是BUCK變換器中不可或缺的關鍵元件之一。

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