开关电源问题延伸

假负载问题。 有人这样问：开关电源为什么要加假负载，那不是在白白浪费宝贵的电能吗？假负载的浪费是不假，可那不是白白的浪费，是有必要的丧失。什么叫必要的丧失呢，就好比你要乘公交车，车没来的时候你就得等，而等待所花费的时间就是必要的丧失。这并不牵强，也不难理解，就像走钢丝的人，手里要拿根长杆一样。开关电源输出端的假负载多半都是电阻，用来消耗空载时电容上的过压能量，从而保证输出电压的稳定，而电阻消耗的这部分能量是以热量的形式散发掉的。能量的单位是焦耳用字母J表示，功率的单位是瓦特用字母W表示，这两者的关系是：W×t=J，字母t代表着时间的长短，功率乘以时间就等于能量了。为什么假负载电阻消耗的能量叫做必要的丧失呢，这要从整个电源的拓扑结构上去推理了，以反激式为例，反激式开关电源的变压器实际上就等效于电感，以电感为储能源向负载阶段性供电。电感的储能公式是：W=(L×I×I)÷2，L代表电感量，I代表电感电流。空载时电流很小，占空比也很小，所以储能不多，虽然储能不多，但也要维持输出的电压。电感能将电流转变成电压给输出电容充电。
电容在接受了由电感产生的‘感生电动势’能量之后，电压会逐渐上升，如果是理想状态下，电容电压呈线性上升。上升至额定值后，反馈就发挥它的重大作用了———稳压，直接导致的结果是占空比减少。如果你目前还不知道什么叫占空比(真不希望如此)，那就要好好理解了，假如以一天为周期，也就是24小时，你将工作的时间(8小时)除以24，就得到这一天你工作时的占空比了。开关电源的占空比也一样，开关管的导通时间所占整个工作周期的多少，就是占空比了，不难理解吧。至于为什么要调占空比，因为输出电压与占空比呈正比例关系。正比例关系是什么？晕倒，实在不知道就看书去，真的不想再回答了！好，这里很关键了，电容充了电是不是就能一直保持下去呢，当然不能，即使不加假负载，也会有漏电流，就像水桶里的水会慢慢干掉(不是第四声的干)一样。为了不让电压低下去，变压器这个等效电感给电容补充能量，但电感是有点桀骜不训的，它会产生尖峰电压，这样一来输出电压会超过额定值。所以为了电感的伏秒平衡，假负载就必不可少了。假负载也不仅仅限于电阻元件，也可以用稳压二极管来代替，不过就可靠性来说，用电阻做假负载的可靠性要高。为什么，因为二极管搞不好就“雪崩”了，而且反向漏电流也不好控制。
假负载的取值是很有讲究的，因为它的阻值大小直接影响着电源整机的性能，这里的性能包括效率、可靠性、稳定性等内容。阻值大了起不到空载稳压的效果；阻值小了损耗高，效率就低。权衡再三，假负载的取值原则是：在满足空载输出电压稳定的前提下，尽量把阻值取大一点。这样做的目的是为了节约电能，假负载毕竟是耗能的，阻值大了电流就小，电压除以电阻等于电流嘛，电流小发热量就小，整机损耗自然会降低。但如何才能将阻值取大一点呢，这与变压器的电感量有关。前面提到了电感的储能公式，与电感量是成正比的，电感量越大储能就越多。但这种关系我们不要只从片面上去理解，而要从另一个感抗的角度去理解。电感是有感抗的，其大小而且也是与电感量成正比。在一定工作频率下，感抗越大，流过电感的电流就越小，电流小电感储能就小，储能小假负载就可以取大一点，于是就达到了目的。总的来说就是尽量增大变压器的初级电感量，反激式开关电源的变压器电感量与初级线圈匝数的平方成正比，但初级线圈匝数按照法拉第电磁感应定律算出来就固定下来了。我们要想改变电感量最好的方法是从磁芯的气隙上去考虑，通过调节气隙的大小可以很容易地控制电感量。磁芯的气隙相当于增大了磁芯的磁阻，因为空气的磁导率很低，所以磁阻大。减少气隙可以增大变压器的电感量，但又考虑到变压器的饱和度与断续工作模式，气隙大小要酌情设计。