電感最廣泛的使用場景在供電,升壓電路和降壓電路,都需要有一顆電感來儲存能量和釋放能量。很多小白朋友都太清楚電感升壓電路的原理,所有的升壓和降壓電路,都用到了“電感電流不能突變”這個重要原理。即電感的中的電流是有慣性的,這個慣性就是電感儲存的能量。
示例的LCD屏的串聯(lián)背光升壓電路中,升壓IC主要通過LX腳來控制電感上的開關(guān)。在電療儀升壓電路中通過單片機(jī)的PWM口來控制電感的開關(guān)。
單純看文字不容易看得懂,我們用圖示來標(biāo)明電流的走向。
(這里強(qiáng)調(diào)一下二極管的“單向?qū)ā钡奶攸c,二極管中的電流只能朝一個方向走,反向是不能通過電流的。)
首先,開關(guān)打開,電感對地短路,電感內(nèi)部產(chǎn)生電流。(芯片內(nèi)部有開關(guān),另一張圖的三極管也是起到開關(guān)的用途)
然后,開關(guān)關(guān)閉,電感對地的電流被截斷,但是電感上的電流不能立刻消失,需要找到泄放途徑,于是就跑到負(fù)載端去了。負(fù)載消耗不了那么多電流,于是電感的電流就變成了負(fù)載兩端的電壓,把電壓升上去了。
下一個循環(huán),開關(guān)打開,電感產(chǎn)生電流,雖然二極管右側(cè)電壓比左側(cè)高,但是無法反向流過去,就維持了高電壓。
然后開關(guān)再關(guān)閉,電感再向負(fù)載釋放能量,電壓繼續(xù)上升。如此循環(huán),電感不斷的充電放電,為二極管后段提供脈沖能量。
通過控制開關(guān)打開和關(guān)閉的時間比例,就可以控制有多少能量從電感輸出。這就是通過改變控制信號的占空比,來適應(yīng)負(fù)載的變化,使電壓始終維持在需要的數(shù)值。
對于普通升壓電路(上圖左側(cè)),有負(fù)載、有過壓保護(hù)(OVP)、也有電壓檢測,電壓會上升到一個穩(wěn)定值。
對于電療儀電路這種簡易升壓電路(上圖右側(cè)),人體電阻在兆歐級別,基本相當(dāng)于開路了,每一次電感的充放電,都會把二極管后段的電壓往上提升,如果用示波器測量后段電壓,會是一個階梯狀上升的形狀。通過控制開關(guān)的次數(shù),可以控制電壓升高的幅度,最高可以超過200V。因為電量很少,人體只會感受到輕微電擊,不會造成危險。
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