開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(連載三)串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感的計(jì)算
1-2-3.串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感的計(jì)算
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/228030.htm從上面分析可知,串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓Uo與控制開(kāi)關(guān)的占空比D有關(guān),還與儲(chǔ)能電感L的大小有關(guān),因?yàn)閮?chǔ)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(chǔ)能電感的參數(shù)相當(dāng)重要。
串聯(lián)式開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時(shí),濾波輸出電壓Uo正好是濾波輸入電壓uo的平均值Ua,此時(shí),開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的調(diào)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(jìn)行分析。我們先看(1-6)式:
iLm =(Ui-Uo)/L *Ton + i(0) —— K關(guān)斷前瞬間 (1-6)
當(dāng)串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時(shí),即D = 0.5時(shí),i(0) = 0,iLm = 2 Io,因此,(1-6)式可以改寫為:
2Io = Uo/2L *T —— K關(guān)斷前瞬間 (1-12)
式中Io為流過(guò)負(fù)載的電流(平均電流),當(dāng)D = 0.5時(shí),其大小正好等于流過(guò)儲(chǔ)能電感L最大電流iLm的二分之一;T為開(kāi)關(guān)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(shí) (1-13)
或:
L >Uo/4Io *T =Ui/2Io*T —— D = 0.5時(shí) (1-14)
(1-13)和(1-14)式,就是計(jì)算串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感L的公式(D = 0.5時(shí))。(1-13)和(1-14)式的計(jì)算結(jié)果,只給出了計(jì)算串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感L的中間值,或平均值,對(duì)于極端情況可以在平均值的計(jì)算結(jié)果上再乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。
如果增大儲(chǔ)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(shì)必要增大控制開(kāi)關(guān)K的占空比D,以保持輸出電壓Uo的穩(wěn)定;而控制開(kāi)關(guān)K的占空比D增大,又將會(huì)使流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL不連續(xù)的時(shí)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(jìn)一步會(huì)減小,輸出電壓更穩(wěn)定。
如果儲(chǔ)能濾波電感L的值小于(1-13)式的值,串聯(lián)式開(kāi)關(guān)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(shì)必要減小控制開(kāi)關(guān)K的占空比D,以保持輸出電壓Uo的值不變;控制開(kāi)關(guān)K的占空比D減小,將會(huì)使流過(guò)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(diào)整串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源濾波輸出電壓Uo的大小,實(shí)際上就是同時(shí)調(diào)整流過(guò)濾波電感L和控制開(kāi)關(guān)K占空比D的大小。
由圖1-4可以看出:當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K的占空比D小于0.5時(shí),流過(guò)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(guò)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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)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(guò)濾波電感L最大電流iLm的二分之一。
串聯(lián)式開(kāi)關(guān)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(guò)濾波電感L最大電流iLm的二分之一。
評(píng)論