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开关稳压电源电路如图2所示。图2中的开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开,在K接通时,输入电源Vin通过K和滤波电路供电给负载RL,当K断开时,输入电源Vin便中断了能量的提供。可见,输入电源向负载提供能量是断续的,为使负载能得到连续的能量提供,开关稳压电源必须要有一套储能装置,在开关接通时将一部份能量储存起来,在开关断开时,向负载释放。图2中,由储能电感L、滤波电容C2和续流二极管D组成的电路,就具有这种功能。在AB间的电压平均值VAB可用式(1)表示。
VAB=Vinton/T=DVin(1)
式中:ton为K导通时间;
T为K工作周期;
D为占空比,D=ton/T。
由式(1)可知,改变D,即可改变VAB。因此,随着负载及输入电源电压的变化调整D便能使输出电压Vo维持不变。这种控制方法称为时间比率控制(Time Ratio Control,缩写为TRC)。按TRC原理,它有3种方式:
1)脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写为PWM)其开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式;
2)脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM)导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式;
3)混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的结合。
2、开关电源产生电磁干扰的机理
开关电源之所以是一个很强的电磁骚扰源,来源于高频通断的开关器件和输出整流二极管,以及脉冲变压器及滤波电感等。
2.1、开关管与整流管
开关管、整流管高频通断时所产生的dv/dt、di/dt是具有较大辐度的脉冲,频带较宽且谐波丰富,是一个很强的骚扰源。
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