多路輸出正激式變換器耦合濾波電感的設(shè)計(jì)
初級(jí)MOS管截止時(shí)計(jì)算電感量,占空比最?。―=0.25)時(shí),對(duì)100kHz開(kāi)關(guān)頻率,最大截止時(shí)間Δt=7.5μs,最大紋波電流ΔIm=6A(滿(mǎn)載電流的17%),則有:
Lm=E·Δt/ΔIm=5.6×7.5/6=7μH(9)
設(shè)5V輸出端的漏感為700nH(7μH的10%),附加100nH的引線(xiàn)電感,則L12′為11nH(=100nH/n2),則IL的分配為:
輸出1:6A·11/(800+11)=0.08App
歸一化輸出2:6A·800/(800+11)=5.9App
輸出2:5.9A/3=2App
設(shè)最小負(fù)載電流(ΔI),
輸出1:0.5A
輸出2:2A
最大輸出紋波(ΔU)要求
輸出1:0.05V(輸出的1%)
輸出2:0.15V(輸出的1%)
則
C1=(ΔI)/(8fΔU)
=0.5/(8×105×0.05)=12.5μF(10)
ESR1=ΔU/ΔI=0.05/0.5=0.1Ω(11)
C2=(ΔI)/(8fΔU)=2/(8×105×0.15)
=16.7μF(12)
ESR2=ΔU/ΔI=0.15/2=0.075Ω(13)
實(shí)際使用中,由于電解電容器的ESR與直徑有關(guān),實(shí)選:
C1:10V,1000μF,0.1Ω
體積(D×H):1.3cm×2.9cm
C2:25V,470μF,0.07Ω
體積(D×H):1.7cm×2.9cm
對(duì)上述參數(shù)的試驗(yàn)電路實(shí)測(cè)結(jié)果如下:
輸入電壓220V,輸出1為5V、10A;輸出2為15.8V、3A。
5V紋波Vpp=28mV,15.8V紋波Vpp=80mV。 當(dāng)輸出1為5V、10A負(fù)載時(shí),輸出2為15.8V的負(fù)載從1A變?yōu)?A時(shí),其電壓從16.0V變化至15.5V,紋波則在75mV~105mV之間變化。
6幾點(diǎn)說(shuō)明
(1)由于繞制工藝的不同,漏感將在很大范圍內(nèi)變化,為控制2%~10%的漏感范圍,最好采用罐形或環(huán)形磁芯,雙線(xiàn)并繞,低壓繞組在里層,或“三明治”繞法,將低壓輸出濾波繞組夾在高壓輸出濾波繞組之間,低壓輸出的紋波將大大減小。
?。?)在前述的分析中,整流、續(xù)流對(duì)管不可能完全對(duì)稱(chēng),而兩路輸出的對(duì)管的正向壓降也會(huì)不同。這種不同只會(huì)影響輸出電壓的大小,而對(duì)紋波電流的影響,則可通過(guò)前述的“漏感”方法予以消除。
?。?)上述“漏感”方法有時(shí)不易控制,可以用耦合電感匝數(shù)的小量變化獲得同樣的效果。對(duì)于紋波要求較小的那一路輸出的繞組匝數(shù),可乘以110或105的系數(shù)。
如果另外加一個(gè)獨(dú)立的小電感,也可以獲得同樣的效果。
?。?)上述的分析是以?xún)陕份敵鐾瑸檎妷哼M(jìn)行的。如果一組輸出為負(fù),則耦合電感的同名端應(yīng)予變化。對(duì)于雙線(xiàn)并繞的情況,只要將一組繞組的出端與入端對(duì)調(diào)即可。只是這種對(duì)調(diào)使兩個(gè)繞組中的電流方向相反,因而會(huì)產(chǎn)生附加的紋波電流。所以實(shí)際的繞制工藝,應(yīng)一組采用順時(shí)針?lè)较蚶@制,另一組采用反時(shí)針?lè)较蚶@組,這樣可獲得最佳效果。
?。?)上述兩路輸出的分析也適用于三路或更多路輸出的情況。但首先要滿(mǎn)足電感的匝數(shù)比等于主變壓器的輸出繞組的匝數(shù)比,再考慮漏感對(duì)紋波的影響。
?。?)本文分析的耦合濾波電感的原理也適用于BUCK型的半橋及全橋拓樸。但對(duì)于輔助輸出再接另一級(jí)PWM穩(wěn)壓器或磁飽和穩(wěn)壓器的拓樸形式,則特性及紋波的改善并不明顯。
評(píng)論