開關(guān)電源元器件設(shè)計(jì)篇一-串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓濾波電路
串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓濾波電路
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/227139.htm大多數(shù)開關(guān)電源輸出都是直流電壓,因此,一般開關(guān)電源的輸出電路都帶有整流濾波電路。圖1-2是帶有整流濾波功能的串聯(lián)式開關(guān)電源工作原理圖。
圖1-2是在圖1-1-a電路的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)整流二極管和一個(gè)LC濾波電路。其中L是儲能濾波電感,它的作用是在控制開關(guān)K接通期間Ton限制大電流通過,防止輸入電壓Ui直接加到負(fù)載R上,對負(fù)載R進(jìn)行電壓沖擊,同時(shí)對流過電感的電流iL轉(zhuǎn)化成磁能進(jìn)行能量存儲,然后在控制開關(guān)K關(guān)斷期間Toff把磁能轉(zhuǎn)化成電流iL繼續(xù)向負(fù)載R提供能量輸出;C是儲能濾波電容,它的作用是在控制開關(guān)K接通期間Ton把流過儲能電感L的部分電流轉(zhuǎn)化成電荷進(jìn)行存儲,然后在控制開關(guān)K關(guān)斷期間Toff把電荷轉(zhuǎn)化成電流繼續(xù)向負(fù)載R提供能量輸出;D是整流二極管,主要功能是續(xù)流作用,故稱它為續(xù)流二極管,其作用是在控制開關(guān)關(guān)斷期間Toff,給儲能濾波電感L釋放能量提供電流通路。
在控制開關(guān)關(guān)斷期間Toff,儲能電感L將產(chǎn)生反電動勢,流過儲能電感L的電流iL由反電動勢eL的正極流出,通過負(fù)載R,再經(jīng)過續(xù)流二極管D的正極,然后從續(xù)流二極管D的負(fù)極流出,最后回到反電動勢eL的負(fù)極。
對于圖1-2,如果不看控制開關(guān)K和輸入電壓Ui,它是一個(gè)典型的反г 型濾波電路,它的作用是把脈動直流電壓通過平滑濾波輸出其平均值。
圖1-3、圖1-4、圖1-5分別是控制開關(guān)K的占空比D等于0.5、 0.5、> 0.5時(shí),圖1-2電路中幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的電壓和電流波形。圖1-3-a)、圖1-4-a)、圖1-5-a)分別為控制開關(guān)K輸出電壓uo的波形;圖1-3-b)、圖1-4-b)、圖1-5-b)分別為儲能濾波電容兩端電壓uc的波形;圖1-3-c)、圖1-4-c)、圖1-5-c)分別為流過儲能電感L電流iL的波形。
在Ton期間,控制開關(guān)K接通,輸入電壓Ui通過控制開關(guān)K輸出電壓uo,然后加到儲能濾波電感L和儲能濾波電容C組成的濾波電路上,在此期間儲能濾波電感L兩端的電壓eL為:
eL = Ldi/dt = Ui – Uo —— K接通期間 (1-4)
式中:Ui輸入電壓,Uo為直流輸出電壓,即:電容兩端的電壓uc的平均值。
在此順便說明:由于電容兩端的電壓變化量ΔU相對于輸出電壓Uo來說非常小,為了簡單,我們這里把Uo當(dāng)成常量來處理。在某種情況下,如需要對電容的初次充、放電過程進(jìn)行分析時(shí),必須需要建立微分方程,并求解。因?yàn)檩敵鲭妷篣o的建立需要一定的時(shí)間,精確計(jì)算得出的結(jié)果中一般都含有指數(shù)函數(shù)項(xiàng),當(dāng)令時(shí)間變量等于無窮大時(shí),即電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí),再對相關(guān)參量取平均值,其結(jié)果就基本與(1-4)相等。
對(1-4)式進(jìn)行積分得:
式中i(0)為控制開關(guān)K轉(zhuǎn)換瞬間(t = 0時(shí)刻),即:控制開關(guān)K剛接通瞬間流過電感L的電流,或稱流過電感L的初始電流。
當(dāng)控制開關(guān)K由接通期間Ton突然轉(zhuǎn)換到關(guān)斷期間Toff的瞬間,流過電感L的電流iL達(dá)到最大值:
式中i(Ton+)為控制開關(guān)K從Ton轉(zhuǎn)換到Toff的瞬間之前流過電感的電流,i(Ton+)也可以寫為i(Toff-),即:控制開關(guān)K關(guān)斷或接通瞬間,之前和之后流過電感L的電流相等。實(shí)際上(1-8)式中的i(Ton+)就是(1-6)式中的iLm,即:
電源濾波器相關(guān)文章:電源濾波器原理
評論