電源的本質(zhì)就是能量搬運(yùn)，而電子的世界中無非是電壓和電流的問題，而電容代表的電壓，電感代表的是電流，那用一個(gè)電流對電容充電是不是解決了電容能量補(bǔ)給的問題，那用什么器件對電容進(jìn)行充電呢？

換句話哪個(gè)器件可以控制電流的大小呢？是不是電感和電阻都可以實(shí)現(xiàn)控制電流，看一下圖一，通過電阻對電容充電，那這個(gè)電阻上是會消耗能量的，同樣會降低電源的效率，所以這里我們不要用電阻給電容進(jìn)行充電，那來看一下電感給電容充電電路圖二，電感本身是無源器件不消耗能量對吧，電感可以通過電流的方式來轉(zhuǎn)移電荷數(shù),電容可以存儲電荷數(shù)，電感和電容結(jié)合到一起是不是可以得到一個(gè)我們想要的輸出電壓，那回路上沒有損耗直接所有的能量都給電容搬運(yùn)過去了，效率是很高的。

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▲圖一

▲圖二

電容兩端的電壓是不能激變的，但是電容兩端的電流是可以激變的，也就是說在初始上電階段電容兩端電壓為零，此時(shí)給電容充電，電容相當(dāng)于短路，那這個(gè)時(shí)候的充電電流會從零突然出現(xiàn)，我們稱這個(gè)突然出現(xiàn)的電流為浪涌電流，那此時(shí)的di/dt也是很大的對EMC、EMI也有很大的影響，所以需要想辦法來解決這個(gè)di/dt的突變。

來看一下電感，電感兩端的電壓是可以激變的，但是電流是不能激變的，也就是說電感有遏制電流變化的能力，但是電感兩端會有尖峰電壓產(chǎn)生，即dv/dt比較大，同樣會對EMC、ENI有較大的影響。

綜合電容和電感的特性，是不是得到一個(gè)結(jié)論，電感上電流不能激變，電壓可以激變，電容上電壓不能激變，電流可以激變，看到這個(gè)結(jié)論是不是會想到用電感控制電容上的電流不激變，用電容控制電感上電壓不激變，那電容和電感結(jié)合是不是最佳搭檔，電容和電感結(jié)合到一起既不會出現(xiàn)浪涌電流也不會出現(xiàn)尖峰電壓。

▲圖三

那對電容充電就使用電感好吧，電容和電感是不是需要串聯(lián)到一起如圖三所示，串聯(lián)電感的目的是為了遏制電容的浪涌電流，那這個(gè)電感需要接到Vbus端才會有能量下來回路如圖三所示，那這個(gè)時(shí)候新的問題就出現(xiàn)了，電感的電流會一直上升，一開始從零開始上升，電感可以有效抑制電容的浪涌電流，但是隨著時(shí)間的推移電感電流逐步上升，最終會到達(dá)電感的飽和點(diǎn)，到達(dá)電感飽和點(diǎn)以后電感就沒有遏制電流的能力了，電感電流會直線上升，如圖四所示，假設(shè)電感的飽和電流是1A，1A以下電感有遏制電流的能力，過了1A飽和點(diǎn)后電感上的電流就會一直上升直到電感損壞。

▲圖四?????

如圖五示我們需要輸出電容上的電壓是12V，輸入高于輸出,比如說Vbus=30V，那么電容上是不能一直充電的，一直充電會出現(xiàn)兩個(gè)問題，一是電感會飽和，二是電容上的電壓會等于Vbus電壓，這都不是我們想要的，那么需要想個(gè)辦法解決這個(gè)問題，那可以不可以充一會關(guān)一會，這樣電感電流不會飽和，電容電壓也不會到達(dá)Vbus,那是不是就需要開關(guān)來控制一下，加入開關(guān)以后的電路如圖六示，如果想電感兩端電壓不激變，那開關(guān)是不是不能突然間斷開，但是圖中的開關(guān)會突然斷開，那Vbus上的能量就下不來了，電感從Vbus下來的電流也就沒有了。

▲圖五

▲圖六

看一下圖七，這個(gè)時(shí)候開關(guān)突然斷開，電感需要維持自身電流不下降，就會感應(yīng)出一個(gè)左負(fù)右正的自感電動勢，圖七中電感右邊的電壓接電容，那電感右端電壓就是電容上的電壓了，不會在改變，為了維持電感自身電流不降低，那電感兩端的壓降持續(xù)升高，由于電感右側(cè)電壓固定，那在電感的左端會形成一個(gè)很深很深的負(fù)壓，而且開關(guān)上邊接的是Vbus電壓，假設(shè)Vbus是310V那開關(guān)的下面是一個(gè)很深的負(fù)壓，那這個(gè)開關(guān)的耐壓是不是會不夠，上正下負(fù)，而且負(fù)端很深，那這個(gè)開關(guān)最終會被擊穿。

▲圖七

電感上的尖峰電壓是怎么產(chǎn)生的呢？

簡單點(diǎn)說是電感本身特性所導(dǎo)致的，電感具有自感作用，這個(gè)一定要記住。我們從物理方面分析一下，電感具有遏制電流的作用，但是當(dāng)開關(guān)突然斷開后，那電路中電流是不是瞬間降為零的，開關(guān)斷開后還會不會有電流呢？一個(gè)斷開的回路，電流從何而來呢？

開關(guān)斷開后回路沒有了，那電流更不可能有了，但是模電研究的是過程，電感電流從有到無這個(gè)過程是需要我們研究思考的。

這個(gè)電流從有到無的過程中,電感是有遏制電流的能力的，那電流下降，電感需要努力阻止電流下降，怎么才能使得電流不下降呢，這個(gè)時(shí)候電感會感應(yīng)出一個(gè)右正左負(fù)的電壓，但是實(shí)際電路中開關(guān)是斷開的，電流還是會持續(xù)下降的，電感需要感應(yīng)出更高的左負(fù)右正的壓差才能阻止電流繼續(xù)下降。

那么由于開關(guān)是斷開的，電流會持續(xù)下降到零，那這個(gè)過程中電感兩端壓差一直上升，電感一直努力阻止電流降低，盡管最終還是無能為力，電感也不會遺憾的，畢竟曾經(jīng)努力過，雖然失敗了但是雖敗猶榮，那在這個(gè)過程中實(shí)際上電感兩端就會產(chǎn)生尖峰電壓，由于電感右端被電容電壓鎖定 ,那只能是在電感左端出現(xiàn)深度負(fù)壓才能升高電感兩端壓差了是吧，時(shí)間又很短，電流變化又很大，就會形成一個(gè)很大的di/dt，那尖峰電壓就會十分高，那么這個(gè)開關(guān)就會被擊穿，那怎樣操作才能使的di/dt降低呢？

我們下回分析。

　　審核編輯：湯梓紅