开关电源之元器件的电压差和相位差

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来源：东莞市成良智能科技发布时间：2019-08-16 点击量：1407

关于开关电源之元器件的电流和其两端的电压，它们的相位不一定是相同的，这种相位差是如何产生的呢，下面探讨这个问题。首先，要了解一下一些元件是如何构建出来的；其次，要了解电路元器件的基本工作原理；第三，据此找到理解相位差产生的原因；第四，利用元件的相位差特性构造一些基本电路。

一、电阻、电感、电容的诞生过程科学家经过长期的观察、试验，弄清楚了一些道理，也经常出现了一些预料之外的偶然发现。电子学领域也是如此。科学家让电流流过导线的时候，偶然发现了导线发热、电磁感应现象，进而发明了电阻、电感。科学家还从摩擦起电现象得到灵感，发明了电容。发现整流现象而创造出二极管也是偶然。二、元器件的基本工作原理电阻——电能→热能电感——电能→磁场能，磁场能→电能电容——电势能→电场能，电场能→电流

开关电源之元器件之电阻、电感、电容就是能源转换的元件。电阻、电感实现不同种类能量间的转换，电容则实现电势能与电场能的转换。开关电源之电阻的原理是：电势能→电流→热能。电源正负两端贮藏有电势能（正负电荷），当电势加在电阻两端，电荷在电势差作用下流动——形成了电流，其流动速度远比无电势差时的乱序自由运动快，在电阻或导体内碰撞产生的热量也就更多。正电荷从电势高的一端进入电阻，负电荷从电势低的一端进入电阻，二者在电阻内部进行中和作用。中和作用使得正电荷数量在电阻内部呈现从高电势端到低电势端的梯度分布，负电荷数量在电阻内部呈现从低电势端到高电势端的梯度分布，从而在电阻两端产生了电势差，这就是电阻的电压降。同样电流下，开关电源之电阻对中和作用的阻力越大，其两端电压降也越大。

开关电源之电感的原理：电感——电势能→电流→磁场能，&磁场能→电势能（若有负载，则→电流）。当开关电源电势加在电感线圈两端，电荷在电势差作用下流动——形成了电流，电流转变磁场，这称为“充磁”过程。若被充磁开关电源线圈两端的电源电势差撤销，且电感线圈外接有负载，则磁场能在衰减的过程中转换为电能（如负载为电容，则为电场能；若负载为电阻，则为电流），这称为“去磁”过程。

开关电源之元器件电容的原理：电势能→电流→电场能，电场能→电流。当开关电源电势加在电容的两个金属极板上，正负电荷在电势差作用下分别向电容两个极板聚集而形成电场，这称为“充电”过程。若被充电电容两端的电源电势差撤销，且电容外接有负载，则电容两端的电荷在其电势差下向外流走，这称为“放电”过程。电荷在向电容聚集和从电容两个极板向外流走的过程中，电荷的流动就形成了电流。

要特别注意，开关电源之电容上的电流并不是电荷真的流过电容两个极板间的绝缘介质，而只是充电过程中电荷从外部向电容两个极板聚集形成的流动，以及放电过程中电荷从电容两个极板向外流走而形成的流动。也就是说，电容的电流其实是外部电流，而非内部电流，这与电阻、电感都不一样。产生了共振，那么这个系统中其它振动频率的能量就被这两个同频、同相的信号所吸收，从而起到了对其它频率的过滤作用。这就是开关电源之电路中谐振过滤的原理。谐振需要同时满足频率相同和相位相同两个条件。

最后，关于开关电源之串联电容使得串联支路电流相位超前，从而影响输出电压相位。并联电容使得并联支路电压相位滞后，从而影响输出电压相位。串联电感使得串联支路电流相位滞后，从而影响输出电压相位。并联电感使得并联支路支路电压超前，从而影响输出电压相位。更简洁的记忆：电容使电流相位超前，电感使电压相位超前。（均指元件上的电流或电压）电容——电流超前，电感——电压超前。

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