本节抓手
- 电容阻碍电压突变,通过充放电平滑输出
- RC 时间常数相对于开关周期越大,平滑效果越好
- 缺点:开关导通时充电电流尖峰大,EMI 问题严重
- 单靠电容不能优雅地实现低纹波输出
电容可以阻碍电压的突变,通过充放电'平滑'输出。但单靠电容效果有限。
电容的基本特性:两端电压不能突变(V = Q/C,电荷不能瞬间改变)。这恰好可以用来'对抗'开关产生的方波跳变。
在负载电阻并联一个电容:开关导通时,电源同时给电容充电和给负载供电;开关关断时,电容通过放电继续给负载供电,维持输出电压。
随着开关快速的开通关断,电容不断充电-放电,输出电压在一个范围内波动,而不再是非 0 即 12V 的方波。平滑效果取决于 RC 时间常数和开关频率的关系。
但问题来了:开关导通瞬间,电源直接给电容充电,充电电流非常大(只有开关 Ron 限制),输入电流尖峰很严重。而且对于较大的纹波需求,电容需要做得很大,不经济。
电容能帮忙,但单靠它还不够优雅。我们还需要另一个储能元件——电感。
加入 C=100μF。输出有所平滑,但纹波仍然明显。
读完这一节后,先运行示例,再对照上面的观察点去看节点、电流和波形变化;如果想继续自由操作,可以把当前示例单独打开。