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電源先生(PowerMan)
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話說天下大勢(BUCK電路參數),分久必合...

.01.

“話說天下大勢,分久必合,合久必分”(《三國演義》開篇話語)。借此,第3章內容,可以總結精簡為十二個字,即“始于拓撲,分于‘壓’‘流’,終于功率”,這里的“壓”“流”分別指電壓參數和電流參數。

.02.

上圖所示,是《開關電源寶典 降壓電路(BUCK)的原理與應用》這本書中第3章目錄,本章解析了BUCK電路中的電壓參數、電流參數和功率參數。

.03.

上圖所示,“始于拓撲,分于‘壓’‘流’,終于功率”,具體來說就是:

首先,(除了平均值、有效值、對偶原理這幾個概念外)基于降壓電路的拓撲結構,認識降壓電路拓撲中最重要的兩個元件是電感和電容,因為電感元件遵循伏秒平衡原理,電容元件遵循安秒平衡原理。

進而,由伏秒平衡原理和“基爾霍夫電壓定律”推導出占空比公式和16個電壓極限值公式;由安秒平衡原理可知,在計算降壓電路拓撲中各元件上的平均電流參數時,可以忽略電容元件的存在,從而再利用“基爾霍夫電流定律”簡化其他元件上的平均電流參數的計算。

最后,電壓參數與電流參數的乘積就是功率,包括輸入功率、輸出功率、損耗功率(更多時候叫做“功率損耗”)和效率。

如此,從宏觀上看,本章結構更加清晰。

.04.

(1) 后續文章將逐個分解這些電壓參數、電流參數和功率參數,學習完本章中內容可以發現,相對電壓參數,降壓電路中的電流參數更多更復雜,尤其是各元件有效電流或均方根電流計算公式的推導過程,掌握了這些參數的推導過程,便可以知其然,還知其所以然。更加復雜的是,電流參數與電感元件相遇,一起攜手走進了電磁學的世界,讓不少工程師像丈二的和尚摸不著頭腦,于是乎“抱怨”(告訴學弟學妹們)這里都是“玄學”。

(2) 在第5章中講述元件選型時各元件需要承受的電壓應力或電流應力,依據就是本章所解析的電壓和電流這兩個參數。評估電路的轉換效率,依據是本章所解析的輸入功率、輸出功率和損耗功率(通常更多地稱為“功率損耗”)。

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