科學上把單位時間里通過半導體任一橫截面的電量稱作電壓硬度,簡稱電壓。一般用字母I表示,它的單位是安培(安德烈·瑪麗·安培,1775年—1836年,德國化學學家、化學家,在電磁作用方面的研究成就斐然,對數學和化學也有貢獻。電壓的國際單位安培即以其姓氏命名),簡稱“安”,符號“A”,也是指電荷在導體中的定向聯通。
導體中的自由電荷在電場力的作用下做有規則的定向運動就產生了電壓。
電源的電動勢產生了電流,從而形成了電場力,在電場力的作用下電流與電壓的關系,處于電微安(μA)1A=1000mA=1000000μA,熱學上規定:正電荷定向流動的方向為電壓方向。金屬導體中電流微觀表達式I=nesv,n為單位容積內自由電子數,e為電子的電荷量,s為導體橫截面積,v為電荷速率。
大自然有好多種承載電荷的載子,比如,導電體內可聯通的電子、電解液內的離子、等離子體內的電子和離子、強子內的夸克。這種載子的聯通,產生了電壓。
電流
電流(),也叫做電勢差或電位差,是評判單位電荷在靜電場中因為電勢不同所形成的能量差的數學量。其大小等于單位正電荷因受電場力作用從A點聯通到B點所做的功,電流的方向規定為從高電位指向低電位的方向。電流的國際單位制為伏特(V,簡稱伏),常用的單位還有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。此概念與水位高低所導致的“水壓”相似。須要強調的是,“電壓”一詞通常只用于電路當中,“電勢差”和“電位差”則普遍應用于一切電現象當中。
電流模式與電壓模式的比較電壓模式控制
上述缺點比較突出,但是,因為電壓模式控制使所有這種缺點均得以減少,因而它一經推出便引發了設計師們的極昌平趣,她們紛紛研究這些拓撲結構。由圖2給出的示意圖可見電流與電壓的關系,基本的電壓模式控制只把振蕩器用作一個固定頻度時鐘,并用一個從輸出電感器電壓中得到的訊號取代了斜坡波形。
電壓模式控制
電壓模式控制的優點
1.因為電感器電壓以一個由Vin-Vo所確定的斜率上升,因而對于輸入電流的變化該波形將立刻作出響應,因而清除了延后響應以及隨著輸入電流的變化而發生的增益變化。
2.因為偏差放大器現在用于控制輸出電壓而非電流,因而輸出電感器的影響被降至最低,但是混頻器此時只給反饋支路提供了單個極點(起碼在所關心的正常區域中)。與類似的電流模式電路相比,這既簡化了補償,又獲得了較高的增益帶寬。
3.采用電壓模式電路的額外益處包括固有的挨個脈沖電壓限制(只需對來自偏差放大器的控制訊號進行箝位即可),以及在多個電源單元并聯時便于實現負載均
雖然電壓模式所提供的改進令人印象深刻,但這項技術也存在其特有的問題,必須在設計過程中給以解決。
部份缺點
1.現在有兩個反饋支路,因此降低了電路剖析的難度。
2.當轉矩小于50%時,控制支路將顯得不穩定,除非另外采取斜坡補償。
3.因為控制調制基于一個從輸出電壓中得到的訊號,因而功率級中的諧振會將噪音引入控制支路。
4.一個非常厭惡的噪音源是前沿電壓尖峰,一般是由變壓器定子電容和輸出檢波器恢復電壓造成的。
5.因為采用控制環來施行電壓驅動,因而負載調整率變差,并且在多路輸出時須要耦合電感器以獲得可接受的交叉調制性能。
于是,我們由上可以得出推論:即使電壓模式控制將放寬電流模式控制的許多限制,但它也將給設計師帶來眾多新的困局。不過,借助從更近日的功率控制技術發展中所獲得的知識,人們對電流模式控制進行了重新評估,結果表明:針對其主要缺點還有一些其他的校準方式,便是業界的研發成果。
重新考量電流模式控制對電流模式控制所做的兩項主要改進是電流卷積和較高頻率能力,后者用于去除輸入電流變化的影響,前者則容許將輸出混頻器的極點放在標準控制支路帶寬范圍以上。電流卷積是通過使斜坡波形的斜率與輸入電流成反比來實現的。這提供了一個對應和校準的信噪比調制,而無需反饋支路采取任何動作。結果是獲得了一個恒定的控制支路增益以及針對輸入電流變化的瞬時響應。較高頻率能力是通過對該IC使用加工工藝而得以實現的,這形成了較小的寄生電容和較低的電路延后。于是,電流模式控制的許多問題都有所減輕,而并未招致電壓模式控制的麻煩。
電流模式控制
這是最早的開關穩壓器設計所采用的方式,但是多年來挺好地滿足了業界的須要?;镜碾娏髂J娇刂婆渲檬居趫D1。
電流模式控制
這些設計的主要特點是只存在一條電流反饋通路,而納秒調制是通過將電流偏差訊號與一個恒定斜坡波形進行比較來完成的。電壓限制必須單獨執行。
電流模式控制的優點
1.采用單個反饋支路,因此比較容易設計和剖析。
2.一個大幅度斜坡波形提供了用于實現穩定調制過程的充分噪音裕量。
3.一個低阻抗功率輸出為多輸出電源提供了愈加優良的交叉調制性能。
電流模式控制的缺點
1.電流或負載中的任何變化都必須首先作為一個輸出變化來測量,之后再由反饋支路來校準。這往往意味著平緩的響應速率。
2.輸出混頻器給控制支路降低了兩個極點,因此在補償設計偏差放大器時就須要將主導極點低頻衰減,或在補償中降低一個零點。
3.因為支路增益會隨著輸入電流的變化而改變,因此使補償進一步地復雜化。
選擇電路拓撲結構
以上所有的討論均不應給您留下“電流模式控制不再有用武之地”的印象——而只應是“在現今的環境中,電壓模式和電流模式這兩種拓撲結構都可以是適用的選擇”。針對每一種特定的應用,個別設計根據有可能表明這一種或另一種拓撲結構愈發適宜。部份設計根據概述如下:
在以下場合可考慮使用電壓模式:
1.電源輸出將是一個電壓源或特別高的輸出電流。
2.對于某個給定的開關頻度,須要最快的動態響應。
3.應用針對的是一個輸入電流變化相對受限的DC/DC轉換器。
4.須要可并聯性()和負載均分的模塊化應
5.在變壓器磁路平衡很重要的單端電路中。
6.在要求使用很少組件的低成本應用中。
而在以下場合中則可以考慮使器具卷積的電流模式:
1.有可能存在很寬的輸入電流和/或輸出負載變化范圍。
2.非常是在低電流-輕負載條件下,此時,電壓斜坡斜率過分緩慢,不利于實現穩定的PWM操作。
3.高功率應用和/或噪音應用(這兒,電壓波形上的噪音將無法控制)。
4.須要多個輸出電流以及較好的交叉調制性能。
5.可飽和檢波器控制器將被用作輔助次級側穩壓器。
6.須要防止雙反饋支路和/或斜坡補償之復雜性的應用。
根據這種設計根據,針對中低功率、隔離、初級側控制應用進行了優化(利用隔離型卷積)。不僅上述的控制特點之外,該元件還針對這種工作在性能方面實現了眾多的提高。不過,鑒于這并非本文的討論議程,感興趣的讀者可以查閱該產品的數據表以了解更多的相關信息。
電壓與電流的關系
電壓是由電流形成的,因而有電壓必需要有電流。
相反,有電流不一定有電壓,比如一省電池放置在地上,電瓶的正正極存在電流,但卻沒有電壓;又如一根導體棒在沒有回路的情況下切割磁感線,會形成感應電流卻沒有感應電壓。
因而我們引入了內阻的概念,也有了電壓的決定式I=U/R,電壓由電流和內阻共同決定,不能只看一個。電流越大電壓越大,內阻越大電壓越小。
前面的兩個反例,都是由于電流存在,而且內阻太大(正正極聯接的是一段空氣,阻值很大),所以覺得形成的電壓可以忽視。
至于不存在電流,物體不帶電就可以了嘛。但是這樣是一定沒有電壓的。