开关电源原理与设计8：并联式开关电源的工作原理

1-4-1.并联式开关电源的工作原理

图1-11-a是并联式开关电源的最简单工作原理图，图1-11-b是并联式开关电源输出电压的波形。图1-11-a中Ui是开关电源的工作电压，L是储能电感，K是控制开关，R是负载。图1-11-b中Ui是开关电源的输入电压，Uo是开关电源输出的电压，Up是开关电源输出的峰值电压，Ua是开关电源输出的平均电压。

当控制开关K接通时，输入电源Ui开始对储能电感L加电，流过储能电感L的电流开始增加，同时电流在储能电感中也要产生磁场;当控制开关K由接通转为关断的时候，储能电感会产生反电动势，反电动势产生电流的方向与原来电流的方向相同，因此，在负载上会产生很高的电压。

在Ton期间，控制开关K接通，储能滤波电感L两端的电压eL正好与输入电压Ui相等，即：

eL=Ldi/dt=Ui——K接通期间(1-35)

对上式进行积分，可求得流过储能电感L的电流为：

式中iL为流过储能电感L电流的瞬时值，t为时间变量，i(0)为流过储能电感的初始电流，即：开关K接通前瞬间流过储能电感的电流。一般当占空比D小于或等于0.5时，i(0)=0，由此可以求得流过储能电感L的最大电流ILm为：

ILm=Ui*Ton/L——K接通期间(D=0.5)(1-37)

式中Ton为控制开关K接通的时间。当图1-11-a中的控制开关K由接通状态突然转为关断时，储能电感L会把其存储的能量(磁能)通过反电动势进行释放，储能电感L产生的反电动势为：

式中负号表示反电动势eL的极性与(1-35)式中的符号相反，即：K接通与关断时电感的反电动势的极性正好相反。对(1-38)式阶微分方程求解得：

式中C为常数，把初始条件代入上式，就很容易求出C，由于控制开关K由接通状态突然转为关断时，流过储能电感L中的电流iL不能突变，因此，i(Ton+)正好等于流过储能电感L的最大电流ILm，所以(1-39)式可以写为：

当t等于很大时，并联式开关电源输出电压的值将接近输入电压Ui，但这种情况一般不会发生，因为控制开关K的关断时间等不了那么长。

从(1-42)式可以看出，当并联式开关电源的负载R很大或开路时，输出脉冲电压的幅度将非常高。因此，并联式开关电源经常用于高压脉冲发生电路。