Trong cuốn sách “Nghệ thuật điện tử” của Paul Horowitz/Winfield Hill (ấn bản thứ 3). Phần 1.5 Cuộn cảm và máy biến áp phần A: Nhìn về phía trước: một số phép thuật với cuộn cảm. Nó thảo luận về sơ đồ mạch của hình ảnh đính kèm.
Cuộn cảm được kết nối với 50% xung điện. Cuốn sách viết:
“Nhưng phương trình xác định V = L dI/dt yêu cầu điện áp trung bình trên một cuộn cảm phải bằng 0, nếu không thì cường độ dòng điện trung bình của nó sẽ tăng vô hạn. (Điều này đôi khi được gọi là quy tắc cân bằng volt-giây.) Từ đây theo đó, điện áp đầu ra trung bình bằng một nửa điện áp đầu vào (hãy đảm bảo bạn hiểu lý do).”
Có 2 điều tôi không hiểu hoàn toàn ở đây:
- Tại sao điện áp trung bình trên cuộn cảm phải bằng 0.
- Tại sao điện áp đầu ra bằng một nửa điện áp đầu vào?
Tại sao điện áp trung bình trên một cuộn cảm phải bằng 0 và điện áp đầu ra bằng một nửa điện áp đầu vào
Nếu điện áp trung bình trên cuộn cảm khác 0 thì dòng điện trung bình sẽ tăng vô hạn. Nó giống như đặt một điện áp DC không đổi trên cuộn cảm.
Nếu bạn cảm thấy thoải mái khi nghĩ về miền tần số, thì bạn biết rằng sóng vuông chỉ là một số âm có rất nhiều sóng hài. Tuy nhiên, trong trường hợp của PWM, cũng có thành phần DC (nếu không thì sóng PWM sẽ âm).
Bạn biết rằng việc đặt nguồn DC qua cuộn cảm sẽ tạo ra dòng điện tăng theo thời gian cho đến vô cùng. Với sóng xung điện, bạn đặt một loạt sóng hình sin trên cuộn cảm, nhưng bạn cũng đặt thành phần DC đó trên nó.
Nếu dòng điện trung bình qua cuộn cảm (bạn cũng có thể coi nó là thành phần DC trong miền tần số) không tăng đến vô cùng, thì KHÔNG được có điện áp trung bình trên nó (hoặc thành phần DC trong miền tần số) và do đó điện áp trung bình ở cả hai bên phải giống nhau.
Từ đó, nếu bạn giả định rằng cuộn cảm đang chặn tất cả các thành phần AC của tín hiệu (âm và các hài của nó trong miền tần số), thì thành phần duy nhất còn lại ở phía bên kia sẽ là thành phần DC. Tuy nhiên, do điện áp trung bình ở cả hai bên phải giống nhau nên điện áp DC ở phía đầu ra phải bằng điện áp trung bình ở phía đầu vào.
Nói cách khác:
Tích hợp cả hai bên trong một chu kỳ chuyển mạch duy nhất để có tải không đổi. Tích phân của dI/dt đối với tải không đổi là 0, do đó tích phân của điện áp cũng phải bằng 0. Trên thực tế, dòng điện tải thay đổi. Nhưng tất cả sẽ có giá trị trung bình là 0. Vậy làm thế nào để chúng ta có được điện áp đầu ra? (t_cao) * (VCC – VOUT) + (t_thấp) * (0 – VOUT) = 0 ; t_cao = t_thấp = 0,5 ; 0,5 * VCC – VOUT = 0
Quy tắc cân bằng volt/s
Quy tắc cân bằng volt-giây (không phải là thuật ngữ mà tôi quen thuộc) là sự đơn giản hóa các phương trình điều chỉnh cho điều kiện tải không đổi. Và bí mật của hầu hết (tất cả?) Bộ nguồn chuyển mạch là chúng không có đầu ra “ổn định” – chúng sẽ di chuyển lên xuống khi phía bên kia của cuộn cảm được chuyển đổi. Điều này được gọi là gợn sóng. Đó là một tham số thúc đẩy việc thiết kế nguồn điện chuyển mạch (các tham số khác bao gồm đáp ứng nhất thời, hiệu suất, kích thước, chi phí, độ phức tạp, v.v.)
