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。在電療儀升壓電路中通過單片機的PWM口來控制電感的開關。
單純看文字不容易看得懂,我們用圖示來標明電流的走向。
(這里強調一下二極管的“單向導通”的特點,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,開關打開,電感對地短路,電感內部產生電流。(芯片內部有開關,另一張圖的三極管也是起到開關的用途)
然后,開關關閉,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,于是就跑到負載端去了。負載消耗不了那么多電流,于是電感的電流就變成了負載兩端的電壓,把電壓升上去了。
下一個循環,開關打開,電感產生電流,雖然二極管右側電壓比左側高,但是無法反向流過去,就維持了高電壓。
然后開關再關閉,電感再向負載釋放能量,電壓繼續上升。如此循環,電感不斷的充電放電,為二極管后段提供脈沖能量。
通過控制開關打開和關閉的時間比例,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,來適應負載的變化,使電壓始終維持在需要的數值。
對于普通升壓電路(上圖左側),有負載、有過壓保護(OVP)、也有電壓檢測,電壓會上升到一個穩定值。
對于電療儀電路這種簡易升壓電路(上圖右側),人體電阻在兆歐級別,基本相當于開路了,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。通過控制開關的次數,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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