科学上把单位时间里通过半导体任一横截面的电量称作电压硬度,简称电压。一般用字母I表示,它的单位是安培(安德烈·玛丽·安培,1775年—1836年,德国化学学家、化学家,在电磁作用方面的研究成就斐然,对数学和化学也有贡献。电压的国际单位安培即以其姓氏命名),简称“安”,符号“A”,也是指电荷在导体中的定向联通。
导体中的自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就产生了电压。
电源的电动势产生了电流,从而形成了电场力,在电场力的作用下电流与电压的关系,处于电微安(μA)1A=1000mA=1000000μA,热学上规定:正电荷定向流动的方向为电压方向。金属导体中电流微观表达式I=nesv,n为单位容积内自由电子数,e为电子的电荷量,s为导体横截面积,v为电荷速率。
大自然有好多种承载电荷的载子,比如,导电体内可联通的电子、电解液内的离子、等离子体内的电子和离子、强子内的夸克。这种载子的联通,产生了电压。
电流
电流(),也叫做电势差或电位差,是评判单位电荷在静电场中因为电势不同所形成的能量差的数学量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点联通到B点所做的功,电流的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电流的国际单位制为伏特(V,简称伏),常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。此概念与水位高低所导致的“水压”相似。须要强调的是,“电压”一词通常只用于电路当中,“电势差”和“电位差”则普遍应用于一切电现象当中。
电流模式与电压模式的比较电压模式控制
上述缺点比较突出,但是,因为电压模式控制使所有这种缺点均得以减少,因而它一经推出便引发了设计师们的极昌平趣,她们纷纷研究这些拓扑结构。由图2给出的示意图可见电流与电压的关系,基本的电压模式控制只把振荡器用作一个固定频度时钟,并用一个从输出电感器电压中得到的讯号取代了斜坡波形。
电压模式控制
电压模式控制的优点
1.因为电感器电压以一个由Vin-Vo所确定的斜率上升,因而对于输入电流的变化该波形将立刻作出响应,因而清除了延后响应以及随着输入电流的变化而发生的增益变化。
2.因为偏差放大器现在用于控制输出电压而非电流,因而输出电感器的影响被降至最低,但是混频器此时只给反馈支路提供了单个极点(起码在所关心的正常区域中)。与类似的电流模式电路相比,这既简化了补偿,又获得了较高的增益带宽。
3.采用电压模式电路的额外益处包括固有的挨个脉冲电压限制(只需对来自偏差放大器的控制讯号进行箝位即可),以及在多个电源单元并联时便于实现负载均
虽然电压模式所提供的改进令人印象深刻,但这项技术也存在其特有的问题,必须在设计过程中给以解决。
部份缺点
1.现在有两个反馈支路,因此降低了电路剖析的难度。
2.当转矩小于50%时,控制支路将显得不稳定,除非另外采取斜坡补偿。
3.因为控制调制基于一个从输出电压中得到的讯号,因而功率级中的谐振会将噪音引入控制支路。
4.一个非常厌恶的噪音源是前沿电压尖峰,一般是由变压器定子电容和输出检波器恢复电压造成的。
5.因为采用控制环来施行电压驱动,因而负载调整率变差,并且在多路输出时须要耦合电感器以获得可接受的交叉调制性能。
于是,我们由上可以得出推论:即使电压模式控制将放宽电流模式控制的许多限制,但它也将给设计师带来众多新的困局。不过,借助从更近日的功率控制技术发展中所获得的知识,人们对电流模式控制进行了重新评估,结果表明:针对其主要缺点还有一些其他的校准方式,便是业界的研发成果。
重新考量电流模式控制对电流模式控制所做的两项主要改进是电流卷积和较高频率能力,后者用于去除输入电流变化的影响,前者则容许将输出混频器的极点放在标准控制支路带宽范围以上。电流卷积是通过使斜坡波形的斜率与输入电流成反比来实现的。这提供了一个对应和校准的信噪比调制,而无需反馈支路采取任何动作。结果是获得了一个恒定的控制支路增益以及针对输入电流变化的瞬时响应。较高频率能力是通过对该IC使用加工工艺而得以实现的,这形成了较小的寄生电容和较低的电路延后。于是,电流模式控制的许多问题都有所减轻,而并未招致电压模式控制的麻烦。
电流模式控制
这是最早的开关稳压器设计所采用的方式,但是多年来挺好地满足了业界的须要。基本的电流模式控制配置示于图1。
电流模式控制
这些设计的主要特点是只存在一条电流反馈通路,而纳秒调制是通过将电流偏差讯号与一个恒定斜坡波形进行比较来完成的。电压限制必须单独执行。
电流模式控制的优点
1.采用单个反馈支路,因此比较容易设计和剖析。
2.一个大幅度斜坡波形提供了用于实现稳定调制过程的充分噪音裕量。
3.一个低阻抗功率输出为多输出电源提供了愈加优良的交叉调制性能。
电流模式控制的缺点
1.电流或负载中的任何变化都必须首先作为一个输出变化来测量,之后再由反馈支路来校准。这往往意味着平缓的响应速率。
2.输出混频器给控制支路降低了两个极点,因此在补偿设计偏差放大器时就须要将主导极点低频衰减,或在补偿中降低一个零点。
3.因为支路增益会随着输入电流的变化而改变,因此使补偿进一步地复杂化。
选择电路拓扑结构
以上所有的讨论均不应给您留下“电流模式控制不再有用武之地”的印象——而只应是“在现今的环境中,电压模式和电流模式这两种拓扑结构都可以是适用的选择”。针对每一种特定的应用,个别设计根据有可能表明这一种或另一种拓扑结构愈发适宜。部份设计根据概述如下:
在以下场合可考虑使用电压模式:
1.电源输出将是一个电压源或特别高的输出电流。
2.对于某个给定的开关频度,须要最快的动态响应。
3.应用针对的是一个输入电流变化相对受限的DC/DC转换器。
4.须要可并联性()和负载均分的模块化应
5.在变压器磁路平衡很重要的单端电路中。
6.在要求使用很少组件的低成本应用中。
而在以下场合中则可以考虑使器具卷积的电流模式:
1.有可能存在很宽的输入电流和/或输出负载变化范围。
2.非常是在低电流-轻负载条件下,此时,电压斜坡斜率过分缓慢,不利于实现稳定的PWM操作。
3.高功率应用和/或噪音应用(这儿,电压波形上的噪音将无法控制)。
4.须要多个输出电流以及较好的交叉调制性能。
5.可饱和检波器控制器将被用作辅助次级侧稳压器。
6.须要防止双反馈支路和/或斜坡补偿之复杂性的应用。
根据这种设计根据,针对中低功率、隔离、初级侧控制应用进行了优化(利用隔离型卷积)。不仅上述的控制特点之外,该元件还针对这种工作在性能方面实现了众多的提高。不过,鉴于这并非本文的讨论议程,感兴趣的读者可以查阅该产品的数据表以了解更多的相关信息。
电压与电流的关系
电压是由电流形成的,因而有电压必需要有电流。
相反,有电流不一定有电压,比如一省电池放置在地上,电瓶的正正极存在电流,但却没有电压;又如一根导体棒在没有回路的情况下切割磁感线,会形成感应电流却没有感应电压。
因而我们引入了内阻的概念,也有了电压的决定式I=U/R,电压由电流和内阻共同决定,不能只看一个。电流越大电压越大,内阻越大电压越小。
前面的两个反例,都是由于电流存在,而且内阻太大(正正极联接的是一段空气,阻值很大),所以觉得形成的电压可以忽视。
至于不存在电流,物体不带电就可以了嘛。但是这样是一定没有电压的。