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串联式开关电源输出电压uo的幅值Up等于输入电压Ui,其输出电压uo的平均值Ua总是小于输入电压Ui,因此,串联式开关电源一般都是以平均值Ua为变量输出电压。所以,串联式开关电源属于降压型开关电源。串联式开关电源也有人称它为斩波器,由于它工作原理简单,工作效率很高,因此其在输出功率控制方面应用很广。例如,电动摩托车速度控制器以及灯光亮度控制器等,都是属于串联式开关电源的应用。如果串联式开关电源只单纯用于功率输出控制,电压输出可以不用接整流滤波电路,而直接给负载提供功率输出;但如果用于稳压输出,则必须要经过整流滤波。
二:串联式开关电源输出电压滤波电路
大多数开关电源输出都是直流电压,因此,一般开关电源的输出电路都带有整流滤波电路。图12是带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图。
f图12是在图11a电路的基础上,增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。其中L是储能滤波电感,它的作用是在控制开关K接通期间To
限制大电流通过,防止输入电压Ui直接加到负载R上,对负载R进行电压冲击,同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储,然后在控制开关K关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出;C是储能滤波电容,它的作用是在控制开关K接通期间To
把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储,然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出;D是整流二极管,主要功能是续流作用,故称它为续流二极管,其作用是在控制开关关断期间Toff,给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。在控制开关关断期间Toff,储能电感L将产生反电动势,流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出,通过负载R,再经过续流二极管D的正极,然后从续流二极管D的负极流出,最后回到反电动势eL的负极。对于图12,如果不看控制开关K和输入电压Ui,它是一个典型的反型滤波电路,它的作用是把脉动直流电压通过平滑滤波输出其平均值。图13、图14、图15分别是控制开关K的占空比D等于05、05、05时,图12电路中几个关键点的电压和电流波形。图13a)、图14a)、图15a)分别为控制开关K输出电压uo的波形;图13b)、图14b)、图15b)分别为储能滤波电容两端电压uc的波形;图13c)、图14c)、图15c)分别为流过储能电感L电流iL的波形。
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期间,控制开关K接通,输入电压Ui通过控制开关K输出电压uo,然后加到r