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该反向电压导致二管正向偏置,因此电感器磁场中存储的能量迫使电流继续以相同方向流过负载,并通过二管返回。然后电感器L1将其存储的能量返回到负载,充当源并提供电流,直到电感器的能量返回到电路或直到晶体管开关再次闭合,以先到者为准。同时,电容器也会对负载的供电电流进行放电。电感器和电容器的组合形成了一个LC滤波器,可消除由晶体管开关动作产生的纹波。因此,当晶体管固态开关闭合时,电流由电源提供,而当晶体管开关断开时,电流由电感器提供。需要注意的是,流经电感器的电流沿相同方向,直接来自电源或通过二管,但显然在开关周期内的不同时间。
需要注意的是,此处描述的升压拓扑对电感或二管没有电流限制。如果未使用开关,或者IC关闭,则输入到输出之间有一条直接路径。有些IC可提供额外的保护功能,例如停机模式中的输出断开、浪涌电流限制,以及解决这种直接输入至输出连接的其他功能—例如,LTC3122和LTC3539。为了提率,应使用具有低DCR(直流电阻)和低磁芯损耗的电感器。电感数据手册中注明了特定温度下的DCR——它随温度升高并具有容差。直流损耗可以通过P轻松计算INDUCTOR_LOSS=IIN_AV²×DCR,而交流损耗和磁芯损耗可以在制造商的仿真或其他文档中找到。LTspice可以集成功率来计算相关的功率损耗。为LTspice提供电感记录的DCR和其他已知寄生参数可提高LTspice仿真精度。
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仿真完成后,LTspice可以在波形查看器中集成波形,以产生均方根和平均值,并且通过相同的测量方法,产生二管将面临的平均电流。首先,放大要积分的波形部分-缩放可以有效地设置积分边界。在这种情况下,您希望缩放以覆盖大量稳态周期(不是启动或关闭)。要设置集成边界,请在稳定状态时间段上拖动并将鼠标悬停在图表名称上。所示的积分结果涵盖0.75ms,或超过一千个周期。光标变为手形图标。按CTRL键并单击以调用波形查看器的积分窗口。
线性稳压器的主要缺点之一是效率低下,因为它们在某些用例中会消耗大量功率。线性稳压器的电压降与电阻器两端的电压降相当。例如,输入电压为 5V,输出电压为 3V,端子之间有 2V 的压降,效率被限制在 3V/5V (60%)。