伏秒原则简介

伏秒平衡原理：在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值。伏秒数也称为伏秒积，即电感两端的电压V和开关动作时间T二者的乘积。伏秒原则，又称伏秒平衡，是指开关电源稳定工作状态下，加在电感两端的电压乘以导通时间等于关断时刻电感两端电压乘以关断时间，或指在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值。在一个周期 T 内， 电感电压对时间的积分为 0，称为伏秒平衡原理。任何稳定拓扑中的电感都是传递能量而不消耗能量， 都会满足伏秒平衡原理^[2] 。

当开关电源电路处于稳态工作时，一个开关周期内电感的电流变化量最终为零，即开关导通时通过电感的电流增加量和开关断开时电感的电流减少量是相等的。换句话说，处于稳定工作状态的开关电路中，一个周期因开关作用被分为两段，其中开关导通时间内电感电流在增加，开关关断时间内电感电流在减少，那么在一个周期内，电流的增加量与电流的减少量是相等的，即：ΔIon=ΔIoff。伏秒原则可以保证电感不会出现偏磁现象，不会出现饱和。分析开关电源中电容和电感的几条原则：电容两端的电压不能突变 （当电容足够大时,可认为其电压不变）；电感中的电流不能突变 （当电感足够大时,可认为其电流恒定不变）；流经电容的电流平均值在一个开关周期内为零；电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。

伏秒原则伏秒特性

图1 伏秒特性

伏秒特性可用作比较不同设备特别是避雷器与被保护电器绝缘的冲击击穿特性。绝缘间隙在冲击电压作用下击穿时，间隙上出现的电压值和放电时间的关系。伏秒特性可通过实验方法获得。在绝缘间隙上施加固定的标准雷电冲击电压波形（或标准操作冲击电压波形），逐级升高电压。当电压很低时，间隙不击穿;当施加的电压较低时，击穿发生在冲击波尾;当电压很高时，放电时间减至很小，击穿可发生在波前。若每级电压下，只有一个放电时间，则可根据伏秒特性的定义绘得伏秒特性。伏秒特性可用作比较不同设备特别是避雷器与被保护电器绝缘的冲击击穿特性。若某间隙FA1的50%冲击击穿电压高于另一间隙FA2的数值，并且间隙FA1的伏秒特性始终位于间隙FA2之上（如图1），则在同一电压作用下，FA2将先于FA1而击穿。于是若将两间隙并联，FA2就可以对FA1起保护作用。但若间隙FA2及FA1的伏秒特性相交，则虽然在冲击电压峰值较低时，FA2能对FA1起保护作用，但在高峰值冲击电压作用下，FA2就不起保护作用了。也就是说，尽管FA1的50%冲击放电电压高于FA2的数值，但在较高峰值的冲击波作用下，反而是FA1先击穿。在考虑不同间隙的绝缘强度配合时，为了更全面地反映间隙的冲击击穿特性，就必须采用间隙的伏秒特性之间的相互比较。

伏秒原则有关术语

电感

导体的一种性质，用导体中感生的电动势或电压与产生此电压的电流变化率之比来量度。稳恒电流产生稳定的磁场，不断变化的电流（交流）或涨落的直流产生变化的磁场，变化的磁场反过来使处于此磁场的导体感生电动势。感生电动势的大小与电流的变化率成正比。比例因数称为电感，以符号L表示，单位为亨利（H）。

电感是闭合回路的一种属性，即当通过闭合回路的电流改变时，会出现电动势来抵抗电流的改变。这种电感称为自感（self-inductance），是闭合回路自己本身的属性。假设一个闭合回路的电流改变，由于感应作用而产生电动势于另外一个闭合回路，这种电感称为互感（mutual inductance。当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势（感生电动势）（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压），这就是自感。两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度，利用此原理制成的元件叫做互感器。

电容

是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时，电极上就会存储电荷，所以电容器是储能元件。任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。平行板电容器由电容器的极板和电介质组成。特点：

1.它具有充放电特性和阻止直流电流通过，允许交流电流通过的能力。

2.在充电和放电过程中，两极板上的电荷有积累过程，也即电压有建立过程，因此，电容器上的电压不能突变。

电容器的充电：两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的值叫电容器的带电量。

电容器的放电：电容器两极正负电荷通过导线中和。在放电过程中导线上有短暂的电流产生。

3.电容器的容抗与频率、容量之间成反比。即分析容抗大小时就得联系信号的频率高低、容量大小