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串聯(lián)式開關電源儲能濾波電感的計算

開關電源(320)濾波(68)串聯(lián)(21)

串聯(lián)式開關電源儲能濾波電感的計算

串聯(lián)式開關電源輸出電壓Uo與控制開關的占空比D有關,還與儲能電感L的大小有關,因為儲能電感L決定電流的上升率(di/dt),即輸出電流的大小。因此,正確選擇儲能電感的參數相當重要。

串聯(lián)式開關電源最好工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài),或連續(xù)電流狀態(tài)。串聯(lián)式開關電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時,濾波輸出電壓Uo正好是濾波輸入電壓uo的平均值Ua,此時,開關電源輸出電壓的調整率為最好,且輸出電壓Uo的紋波也不大。因此,我們可以從臨界連續(xù)電流狀態(tài)著手進行分析。我們先看(1-6)式:

iLm =(Ui-Uo)/L *Ton + i(0) —— K關斷前瞬間 (1-6)

當串聯(lián)式開關電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時,即D = 0.5時,i(0) = 0,iLm = 2 Io,因此,(1-6)式可以改寫為:

2Io = Uo/2L *T —— K關斷前瞬間 (1-12)式中Io為流過負載的電流(平均電流),當D = 0.5時,其大小正好等于流過儲能電感L最大電流iLm的二分之一;T為開關電源的工作周期,T正好等于2倍Ton。由此求得:L = Uo/4Io *T —— D = 0.5時 (1-13)或:L >Uo/4Io *T =Ui/2Io*T —— D = 0.5時 (1-14)

(1-13)和(1-14)式,就是計算串聯(lián)式開關電源儲能濾波電感L的公式(D = 0.5時)。(1-13)和(1-14)式的計算結果,只給出了計算串聯(lián)式開關電源儲能濾波電感L的中間值,或平均值,對于極端情況可以在平均值的計算結果上再乘以一個大于1的系數。如果增大儲能濾波電感L的電感量,濾波輸出電壓Uo將小于濾波輸入電壓uo的平均值Ua,因此,在保證濾波輸出電壓Uo為一定值的情況下,勢必要增大控制開關K的占空比D,以保持輸出電壓Uo的穩(wěn)定;而控制開關K的占空比D增大,又將會使流過儲能濾波電感L的電流iL不連續(xù)的時間縮短,或由電流不連續(xù)變成電流連續(xù),從而使輸出電壓Uo的電壓紋波ΔUP-P進一步會減小,輸出電壓更穩(wěn)定。如果儲能濾波電感L的值小于(1-13)式的值,串聯(lián)式開關電源濾波輸出的電壓Uo將大于濾波輸入電壓uo的平均值Ua,在保證濾波輸出電壓Uo為一定值的情況下,勢必要減小控制開關K的占空比D,以保持輸出電壓Uo的值不變;控制開關K的占空比D減小,將會使流過濾波電感L的電流iL出現(xiàn)不連續(xù),從而使輸出電壓Uo的電壓紋波ΔUP-P增大,造成輸出電壓不穩(wěn)定。由此可知,調整串聯(lián)式開關電源濾波輸出電壓Uo的大小,實際上就是同時調整流過濾波電感L和控制開關K占空比D的大小。由圖1-4可以看出:當控制開關K的占空比D小于0.5時,流過濾波電感L的電流iL出現(xiàn)不連續(xù),輸出電流Io小于流過濾波電感L最大電流iLm的二分之一,濾波輸出電壓Uo的電壓紋波ΔUP-P將顯著增大。因此,串聯(lián)式開關電源最好不要工作于圖1-4的電流不連續(xù)狀態(tài),而最好工作于圖1-3和圖1-5表示的臨界連續(xù)電流和連續(xù)電流狀態(tài)。串聯(lián)式開關電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài),輸出電壓Uo等于輸入電壓Ui的二分之一,等于濾波輸入電壓uo的平均值Ua;且輸出電流Io也等于流過濾波電感L最大電流iLm的二分之一。串聯(lián)式開關電源工作于連續(xù)電流狀態(tài),輸出電壓Uo大于輸入電壓Ui的二分之一,大于濾波輸入電壓uo的平均值Ua;且輸出電流Io也大于流過濾波電感L最大電流iLm的二分之一。

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lulu1994
LV.6
2
2017-09-16 10:03
路過~
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