開關電源教程(4)：并聯式開關電源的工作原理

1-4-1．并聯式開關電源的工作原理

圖1-11-a是并聯式開關電源的最簡單工作原理圖，圖1-11-b是并聯式開關電源輸出電壓的波形。圖1-11-a中Ui是開關電源的工作電壓，L是儲能電感，K是控制開關，R是負載。圖1-11-b中Ui是開關電源的輸入電壓，Uo是開關電源輸出的電壓，Up是開關電源輸出的峰值電壓，Ua是開關電源輸出的平均電壓。

當控制開關K接通時，輸入電源Ui開始對儲能電感L加電，流過儲能電感L的電流開始增加，同時電流在儲能電感中也要產生磁場；當控制開關K由接通轉為關斷的時候，儲能電感會產生反電動勢，反電動勢產生電流的方向與原來電流的方向相同，因此，在負載上會產生很高的電壓。

在Ton期間，控制開關K接通，儲能濾波電感L兩端的電壓eL正好與輸入電壓Ui相等，即：

eL = Ldi/dt = Ui —— K接通期間 （1-35）

對上式進行積分，可求得流過儲能電感L的電流為：

式中iL為流過儲能電感L電流的瞬時值，t為時間變量，i（0）為流過儲能電感的初始電流，即：開關K接通前瞬間流過儲能電感的電流。一般當占空比D小于或等于0.5時，i（0）= 0，由此可以求得流過儲能電感L的最大電流ILm為：

ILm =Ui*Ton/L —— K接通期間（D = 0.5） （1-37）

式中Ton為控制開關K接通的時間。當圖1-11-a中的控制開關K由接通狀態突然轉為關斷時，儲能電感L會把其存儲的能量（磁能）通過反電動勢進行釋放，儲能電感L產生的反電動勢為：

式中負號表示反電動勢eL的極性與（1-35）式中的符號相反，即：K接通與關斷時電感的反電動勢的極性正好相反。對（1-38）式階微分方程求解得：

式中C為常數，把初始條件代入上式，就很容易求出C，由于控制開關K由接通狀態突然轉為關斷時，流過儲能電感L中的電流iL不能突變，因此，i(Ton+)正好等于流過儲能電感L的最大電流ILm ，所以（1-39）式可以寫為：

當t等于很大時，并聯式開關電源輸出電壓的值將接近輸入電壓Ui，但這種情況一般不會發生，因為控制開關K的關斷時間等不了那么長。

從（1-42）式可以看出，當并聯式開關電源的負載R很大或開路時，輸出脈沖電壓的幅度將非常高。因此，并聯式開關電源經常用于高壓脈沖發生電路。