在一般的降壓式開(kāi)關(guān)電源中,一般會(huì)使用電感,那為什么有時(shí)還會(huì)需要使用變壓器呢? 為什么不在所有的開(kāi)關(guān)電源中都使用電感呢?本文將從理論方面分析此問(wèn)題
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“在開(kāi)關(guān)電源中,電感也能降壓,為何還要使用變壓器?”主要有以下兩個(gè)原因:
原因 1.
使用電感的開(kāi)關(guān)電源無(wú)法實(shí)現(xiàn)隔離,當(dāng)輸入為220V交流電時(shí)如果輸入與輸出的GND不進(jìn)行隔離會(huì)存在一定的安全隱患 。
在圖1中,我們可以看到交流輸入220V,其中零線默認(rèn)是接到大地上的(虛線表示),變壓電路的輸入GND和AC 220V的火線通過(guò)D1相連,也就是說(shuō)當(dāng)AC輸入負(fù)半周期時(shí)D1是導(dǎo)通的,輸入GND和AC 220V火線是相連的。如果輸出GND與輸入GND相連會(huì)怎樣呢?
-如果輸出GND與大地相連,那么毫無(wú)疑問(wèn) AC220V 負(fù)半周時(shí)會(huì)通過(guò)D1直接短路,電源直接損壞。
-如果輸出GND不與大地相連,好像電路不會(huì)因?yàn)槎搪范苯訜龤В强雌饋?lái)還是非常危險(xiǎn)(有興趣的網(wǎng)友可以幫忙分析一下會(huì)發(fā)生什么)
圖1
原因 2.
電感無(wú)法實(shí)現(xiàn)輸入輸出壓差較大的情況下的降壓,在使用電感的buck開(kāi)關(guān)電源中我們知道存在 伏秒平衡 法則:
Vout/Vin = MOS在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的占空比
(不知道的同學(xué)可以見(jiàn)看一下這篇文章的推導(dǎo) 一篇文章搞懂BUCK開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)理論(下))
若 開(kāi)關(guān)頻率f = 400kHZ, Vin=220V*1.414=310V,Vout=12V。那么,開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間 ton = (1/f) * 12/310 = 96nS。 96nS的時(shí)間完成導(dǎo)通動(dòng)作對(duì)于大部分的MOS來(lái)說(shuō)是比較困難的,即使能完成也會(huì)造成非常大的開(kāi)關(guān)損耗導(dǎo)致效率低下。 所以在輸入AC 220V的開(kāi)關(guān)電源中一般會(huì)使用變壓器的繞組進(jìn)行降壓(Vout/Vin = 副繞組圈數(shù)/主繞組圈數(shù)),而不是僅靠一個(gè)電感來(lái)降壓。
綜上所述,關(guān)于 “在開(kāi)關(guān)電源中,電感也能降壓,為何還要使用變壓器?的原因是 1.電感無(wú)法實(shí)現(xiàn)輸入輸出端的隔離; 2.電感無(wú)法實(shí)現(xiàn)輸入輸出壓差較大的情況下的降壓;