开关电路的分析方法（多图，手机流量不够的慎入）

发表于 2020-5-28 17:39

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-28 18:15 编辑

研究开关电源、调幅器、斩波器等电路，均需要研究开关，可以说，实用模拟电路中，开关这个器件有一席之地的。

先复习以前的帖子：开关电路，属于线性电路还是非线性电路？？？

https://bbs.21ic.com/icview-2928698-1-1.html

发表于 2020-5-28 17:46

任何一个开关电路，都必定有个电源，而且根据戴维宁等效，这个电源可等效为：

开关电路除了源，还要有控制对象，即负载RL：

开关电路当然还要有个核心部件：开关了！

开关受信号控制，这个控制信号称为开关信号，可以有一个，可以有很多，至此，就得了开关电路的一般组态。

发表于 2020-5-28 17:50

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-28 18:03 编辑

实际的开关电路，无论有多复杂，都可以分解成最简单的形式。
其中，并联组态和串联组态，是最简单的。

串联组态：

并联组态：

两个常见开关典型例子：

发表于 2020-5-28 18:06

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-28 18:14 编辑

开关电路有两种最基本的组态，研究起来老是要区分，实在不方便，我们要统一它。

观察这两种电路，发现除了开关之外的电路，还可以继续使用戴维南等效，于是可以进一步简化电路。

例如对于串联组态，有：

对于并联组态也可以进一步简化。

于是我们可以得到统一的开关电路模型：

根据这个模型，我们可以画出开关的负载线：

负载线的画法，世界上任何一本模拟基础教科书都有说，我们发帖一般不讨论教科书，太简单了，此处略去100字。

这个负载线的斜率是-1/Reff，和v轴的截距是Veff，根据中学的点斜式可画出负载线。

发表于 2020-5-28 18:20

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-28 18:25 编辑

什么叫开关？？？

两种典型的开关伏安特征：第一种，我们期望Veff在某个范围内，这里是Emin和Emax之间，希望电压在这个范围内时，电流一直为0！此电压范围之外的电流值任意！

另一种是我们期望电压一直为零，该范围以外的电压值任意：

如果这里的Emin和Emax都不为零，则这种开关叫双向开关；任意一个为零，叫单向开关。

发表于 2020-5-28 18:35

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-28 21:47 编辑

任何事情都有双面性。

很复杂的问题你把它说简单了，有的读者说你的水平或者你说的东西，太low了，我这种中专生级别的都听懂了。
他就渴望你让他听的晕晕乎乎，似懂非懂的，有种飘飘欲仙的感觉，想要这种感觉太容易了。

下面分析可控硅闩锁开关的工作原理：

可控硅SCR的工作原理，只需研究其伏安特性即可搞清楚。

如下图所示，图中的转折点H叫维持点，过这一点作斜率为-1/Reff直线，交V轴于一点，此点就是Emin，这是开关能正常工作所需最小电压。

正常工作时，负载线的典型位置为：

请注意：负载线与SCR的特征曲线相交于3个点，也就是说这个电路有3个工作点，根据我上一个帖子分析可知，实验中你只能测试到它工作于图示1的那个工作点，其它两个测不到。

https://bbs.21ic.com/icview-2957238-1-1.html

在这个1点，电流很微弱，相当于开关处于断开的状态。

要想把SCR这个开关打开，即处于接通的状态，要加大电流is，这个动作，根据SCR的伏安特性，相当于把让曲线左移！！！
如下图所示，is=0时，对应于一簇曲线中最右面的一条，加大is，相当于曲线可以移动，而且是左移的：

可以想象，随着曲线左移，总会有负载线和它只相交于一个点的时候，如下图所示，此时说开关成功接通了。

接通后，如果撤掉is控制信号，那么SCR的特征曲线，将回归到对应于is=0的那一条：

以前说过一个结论：有3个工作点，中间一个是不稳定的，两边两个是稳定的，既然1’点是稳定的，那么就不会移动或者退回到原来的1点。

顺便普及一下术语的名称
可控硅有很多种，例如硅可控开关、启动管、固体闸流管、换向开关管、比尼管等，名字有点区别，但工作原理大同小异，主要是开关速度等细节不同罢了。

发表于 2020-5-28 19:06

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-28 19:15 编辑

再分析个开关电路----斩波器

如上图所示，输入va是正弦波，开关信号是vb是方波。

因为输入和开关信号是串联的，所以波形可以叠加：

这个叠加信号经过开关后，截取正值的信号，如下图的黑线所示：

综合整个过程的波形，貌似、好像有个下图所示的开关信号vs，对va进行“斩波”,效果上可以得到相同的输出波形。

发表于 2020-5-28 19:44

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-28 20:00 编辑

站在输入-输出的传递特性看，所谓的斩波器是斜率=0和1的两条线，而调幅器是斜率=+1和-1的两条线：

具体的开关实现，通信电路中多用变压器和二极管等的组合，可以产生非常复杂的开关特性，例如环形调幅器，需要两个变压器和四个二极管的组合。
直接从网络上借用一个图：

四个二极管组成一个环：

开关电路的分析方法（多图，手机流量不够的慎入）

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