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開關電源之元器件的電壓差和相位差

來源：東莞市成良智能科技發(fā)布時間：2019-08-16 點擊量：1564

關于開關電源之元器件的電流和其兩端的電壓，它們的相位不一定是相同的，這種相位差是如何產生的呢，下面探討這個問題。首先，要了解一下一些元件是如何構建出來的；其次，要了解電路元器件的基本工作原理；第三，據此找到理解相位差產生的原因；第四，利用元件的相位差特性構造一些基本電路。

一、電阻、電感、電容的誕生過程科學家經過長期的觀察、試驗，弄清楚了一些道理，也經常出現(xiàn)了一些預料之外的偶然發(fā)現(xiàn)。電子學領域也是如此?？茖W家讓電流流過導線的時候，偶然發(fā)現(xiàn)了導線發(fā)熱、電磁感應現(xiàn)象，進而發(fā)明了電阻、電感?？茖W家還從摩擦起電現(xiàn)象得到靈感，發(fā)明了電容。發(fā)現(xiàn)整流現(xiàn)象而創(chuàng)造出二極管也是偶然。二、元器件的基本工作原理電阻——電能→熱能電感——電能→磁場能，磁場能→電能電容——電勢能→電場能，電場能→電流

開關電源之元器件之電阻、電感、電容就是能源轉換的元件。電阻、電感實現(xiàn)不同種類能量間的轉換，電容則實現(xiàn)電勢能與電場能的轉換。開關電源之電阻的原理是：電勢能→電流→熱能。電源正負兩端貯藏有電勢能（正負電荷），當電勢加在電阻兩端，電荷在電勢差作用下流動——形成了電流，其流動速度遠比無電勢差時的亂序自由運動快，在電阻或導體內碰撞產生的熱量也就更多。正電荷從電勢高的一端進入電阻，負電荷從電勢低的一端進入電阻，二者在電阻內部進行中和作用。中和作用使得正電荷數量在電阻內部呈現(xiàn)從高電勢端到低電勢端的梯度分布，負電荷數量在電阻內部呈現(xiàn)從低電勢端到高電勢端的梯度分布，從而在電阻兩端產生了電勢差，這就是電阻的電壓降。同樣電流下，開關電源之電阻對中和作用的阻力越大，其兩端電壓降也越大。

開關電源之電感的原理：電感——電勢能→電流→磁場能，&磁場能→電勢能（若有負載，則→電流）。當開關電源電勢加在電感線圈兩端，電荷在電勢差作用下流動——形成了電流，電流轉變磁場，這稱為“充磁”過程。若被充磁開關電源線圈兩端的電源電勢差撤銷，且電感線圈外接有負載，則磁場能在衰減的過程中轉換為電能（如負載為電容，則為電場能；若負載為電阻，則為電流），這稱為“去磁”過程。

開關電源之元器件電容的原理：電勢能→電流→電場能，電場能→電流。當開關電源電勢加在電容的兩個金屬極板上，正負電荷在電勢差作用下分別向電容兩個極板聚集而形成電場，這稱為“充電”過程。若被充電電容兩端的電源電勢差撤銷，且電容外接有負載，則電容兩端的電荷在其電勢差下向外流走，這稱為“放電”過程。電荷在向電容聚集和從電容兩個極板向外流走的過程中，電荷的流動就形成了電流。

要特別注意，開關電源之電容上的電流并不是電荷真的流過電容兩個極板間的絕緣介質，而只是充電過程中電荷從外部向電容兩個極板聚集形成的流動，以及放電過程中電荷從電容兩個極板向外流走而形成的流動。也就是說，電容的電流其實是外部電流，而非內部電流，這與電阻、電感都不一樣。產生了共振，那么這個系統(tǒng)中其它振動頻率的能量就被這兩個同頻、同相的信號所吸收，從而起到了對其它頻率的過濾作用。這就是開關電源之電路中諧振過濾的原理。諧振需要同時滿足頻率相同和相位相同兩個條件。

最后，關于開關電源之串聯(lián)電容使得串聯(lián)支路電流相位超前，從而影響輸出電壓相位。并聯(lián)電容使得并聯(lián)支路電壓相位滯后，從而影響輸出電壓相位。串聯(lián)電感使得串聯(lián)支路電流相位滯后，從而影響輸出電壓相位。并聯(lián)電感使得并聯(lián)支路支路電壓超前，從而影響輸出電壓相位。更簡潔的記憶：電容使電流相位超前，電感使電壓相位超前。（均指元件上的電流或電壓）電容——電流超前，電感——電壓超前。

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