在一般的降壓式開關電源中,一般會使用電感,那為什么有時還會需要使用變壓器呢? 為什么不在所有的開關電源中都使用電感呢?本文將從理論方面分析此問題
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“在開關電源中,電感也能降壓,為何還要使用變壓器?”主要有以下兩個原因:
原因 1.
使用電感的開關電源無法實現隔離,當輸入為220V交流電時如果輸入與輸出的GND不進行隔離會存在一定的安全隱患 。
在圖1中,我們可以看到交流輸入220V,其中零線默認是接到大地上的(虛線表示),變壓電路的輸入GND和AC 220V的火線通過D1相連,也就是說當AC輸入負半周期時D1是導通的,輸入GND和AC 220V火線是相連的。如果輸出GND與輸入GND相連會怎樣呢?
-如果輸出GND與大地相連,那么毫無疑問 AC220V 負半周時會通過D1直接短路,電源直接損壞。
-如果輸出GND不與大地相連,好像電路不會因為短路而直接燒毀,但是看起來還是非常危險(有興趣的網友可以幫忙分析一下會發生什么)
圖1
原因 2.
電感無法實現輸入輸出壓差較大的情況下的降壓,在使用電感的buck開關電源中我們知道存在 伏秒平衡 法則:
Vout/Vin = MOS在每個開關周期內的占空比
(不知道的同學可以見看一下這篇文章的推導 一篇文章搞懂BUCK開關電源基礎理論(下))
若 開關頻率f = 400kHZ, Vin=220V*1.414=310V,Vout=12V。那么,開關導通的時間 ton = (1/f) * 12/310 = 96nS。 96nS的時間完成導通動作對于大部分的MOS來說是比較困難的,即使能完成也會造成非常大的開關損耗導致效率低下。 所以在輸入AC 220V的開關電源中一般會使用變壓器的繞組進行降壓(Vout/Vin = 副繞組圈數/主繞組圈數),而不是僅靠一個電感來降壓。
綜上所述,關于 “在開關電源中,電感也能降壓,為何還要使用變壓器?的原因是 1.電感無法實現輸入輸出端的隔離; 2.電感無法實現輸入輸出壓差較大的情況下的降壓;