光纖溫度傳感器在電力高壓開關在線監測中的應用

　　開關電源一直以來都是電源業的主要產品。但是，隨著對高能效產品需求的不斷增加，傳統上采用更廉價但低能效的線性電源市場也將轉向采用開關電源。在這一過渡時期，電源業為提高開關頻率而不懈努力，以滿足客戶對功率更大、占用空間更小的電源的要求。這種發展趨勢為開關電源開啟了新的市場，并使部分設計工程師面臨市場對開關電源設計的需求。

　　本文將闡明為非隔離式開關電源（SMPS）選用電感器的基本要點。所舉實例適合超薄型表面貼裝設計的應用，像電壓調節模塊（VRM）和負載點（POL）型電源，但不包括基于更大底板的系統。

圖1 典型的降壓拓撲結構電源

　　圖1所示為一個降壓拓撲結構電源的架構，該構架廣泛應用于輸出電壓小于輸入電壓的系統。在典型的降壓拓撲結構電路中，當開關（Q1）閉合時，電流開始通過這個開關流向輸出端，并以某一速率穩步增大，增加速率取決于電路電感。根據楞次定律，di=E*dt/L，流過電感器的電流所發生的變化量等于電壓乘以時間變化量，再除以這個電感值。由于流過負載電阻RL的電流穩定增加，輸出電壓成正比增大。

　　在達到預定的電壓或電流限值時，控制集成電路將開關斷開，從而

使電感周圍的磁場衰減，并使偏置二極管D1正向導通，從而繼續向輸出電路供給電流，直至開關再度接通。這一循環反復進行，而開關的次數由控制集成電路來確定，并將輸出電壓調控在要求的電壓值上。圖2所示為在若干個開關循環周期內，流過電感器和其它降壓拓撲電路元件上的電壓和電流波形。

 

 

圖2 采用降壓拓撲結構的開關電源的開關動作波形圖

　　電感值對于在開關斷開期間保持流向負載的電流很關鍵。所以必須算出保持降壓變換器輸出電流所必需的zui小電感值，以確保在輸出電壓和輸入電流處于zui差條件下，仍能夠為負載供應足夠的電流。為確定zui小的電感值，需要知道如下信息：

　　　路輸入電壓范圍
　　　路輸出電壓及其規定范圍
　　　路工作頻率（開關頻率）
　　　路電感器紋波電流
　　　路運行模式；連續運行模式還是非連續運行模式 請登陸:高壓開關網 瀏覽更多信息

表1　典型的降壓電源系統技術規格

 

　　下列公式用于計算降壓變換器所需的電感值：
　　　　L1 = Vo（1-Vo/（Vin-Von））/（f*dI）

　　連續運行模式下：dI <1/2I

　　為了算出適用于電源整個運行條件的zui小電感值，對參數值的選擇必須能夠保證在各項參數處于zui不利組合的條件下，所選擇的這一電感值仍能將紋波電流保持在特定的數值范圍內。而針對降壓型電源，其zui不利組合條件為：輸入電壓和頻率均處于各自的zui低數值時。此外，還要將輸出電壓也取為其zui小規定值，以確定能夠保持正常調節功能所需的zui低電感值。設計者可以按照自己所習慣的方式，對這些數值進行控制，以達到zui差條件成立的狀態。

　　按照表1中所列出的數據，zui小電感值計算如下：
　　L1（min） = Vo（min）（1-Vo（min）/（Vin（min）-Von））/（f（min）*dI）
　　L1（min） = 4.95V（1-4.95V/（20V-0.7V））/（693,000Hz * 0.）
　　L1（min） = 10.6uh

　　因此，在這一具體應用中，電感器的電感值至少為10.6 μh，而其電流額定值也要在zui低的20安培的工作電流之上，并保持足夠的安全系數。而如果選擇一個電感值低于此zui小值的電感器，就將導致降壓變換器可能無法在zui大電流下將其輸出電壓保持在規定范圍內。 來源:高壓開關網

　　將電感值確定以后，實際電感器的設計必須符合相關電氣標準、系統尺寸和安裝方式等限制。許多磁性元件供應商均提供各種型號的標準產品，可滿足絕大多數的設計標準要求。但是，在設計中采用現貨供應的標準產品，有可能導致電感器的性能和尺寸方面有所不足，并可能zui終對產品的銷售造成不利影響。而幸運的是，包括泰科電子CoEv 磁性組件部在內的一些供應商，能夠提供必要的定制工程設計支持， 以滿足將特定電感值、電氣性能和外形限制要求結合在一款*成熟的產品上，促進設計的*化。
 

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