開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(連載29)
圖1-33中,儲(chǔ)能濾波電感和儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算,與圖1-2的串聯(lián)式開關(guān)電源中儲(chǔ)能濾波電感和儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算方法很相似。根據(jù)圖1-33和圖1-34,我們把整流輸出電壓uo和LC濾波電路的電壓uc、電流iL畫出如圖1-35,以便用來(lái)計(jì)算推挽式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容的參數(shù)。
圖1-35-a)是整流輸出電壓uo的波形圖。實(shí)線表示控制開關(guān)K1接通時(shí),推挽式變壓器開關(guān)電源開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出電壓經(jīng)整流后的波形;虛線表示控制開關(guān)K2接通時(shí),推挽式變壓器開關(guān)電源開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出電壓經(jīng)整流后的波形。Up表示整流輸出峰值電壓(正激輸出電壓),Up-表示整流輸出最低電壓(反激輸出電壓),Ua表示整流輸出電壓的平均值。
圖1-35-b)是濾波電容器兩端電壓的波形圖,或?yàn)V波電路輸出電壓的波形圖。Uo表示輸出電壓,或?yàn)V波電容器兩端電壓的平均值;ΔUc表示電容充電電壓增量,2ΔUc等于輸出電壓紋波。
1-8-1-3-1.推挽式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感參數(shù)的計(jì)算
在圖1-33中,當(dāng)控制開關(guān)K1接通時(shí),輸入電壓Ui通過(guò)控制開關(guān)K1加到開關(guān)變壓器線圈N1繞組的兩端,在控制開關(guān)K1接通Ton期間,開關(guān)變壓器線圈N3繞組輸出一個(gè)幅度為Up(半波平均值)的正激電壓uo,然后加到儲(chǔ)能濾波電感L和儲(chǔ)能濾波電容C組成的濾波電路上,在此期間儲(chǔ)能濾波電感L兩端的電壓eL為:
eL = Ldi/dt = Up – Uo —— K1接通期間 (1-136)
式中:Ui為輸入電壓,Uo為直流輸出電壓,即:Uo為濾波電容兩端電壓uc的平均值。
在此順便說(shuō)明:由于電容兩端的電壓變化增量ΔU相對(duì)于輸出電壓Uo來(lái)說(shuō)非常小,為了簡(jiǎn)單,我們這里把Uo當(dāng)成常量來(lái)處理。
對(duì)(1-136)式進(jìn)行積分得:
式中i(0)為初始電流(t = 0時(shí)刻流過(guò)電感L的電流),即:控制開關(guān)K1剛接通瞬間,流過(guò)電感L的電流,或稱流過(guò)電感L的初始電流。從圖1-35中可以看出i(0)= Ix 。
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(guò)電感L的電流iL達(dá)到最大值:
(1-139)和(1-140)式就是計(jì)算推挽式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的表達(dá)式。式中,Uo為推挽式變壓器開關(guān)電源輸出電壓,Ui為推挽式變壓器開關(guān)電源輸入電壓,Up為推挽式變壓器開關(guān)電源開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組的正激輸出電壓,Up-為推挽式變壓器開關(guān)電源開關(guān)變壓器次級(jí)線圈N3繞組的反激輸出電壓,n為開關(guān)電源次級(jí)線圈N3繞組與初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比。
根據(jù)上面分析結(jié)果,(1-138)式可以寫為:
由(1-75)式可知,當(dāng)控制開關(guān)K1、K2的占空比均為0.5時(shí),Upa與Upa-基本相等,由此我們也可以認(rèn)為Up與Up-基本相等。
由于,當(dāng)控制開關(guān)K1、K2的占空比均為0.5時(shí),(1-141)式和(1-142)式的計(jì)算結(jié)果為0。因此,當(dāng)控制開關(guān)K1、K2的占空比均為0.5時(shí),推挽式變壓器開關(guān)電源經(jīng)整流后輸出的電壓波形基本上是純直流,沒(méi)有交流成分,輸出電壓Uo等于最大值Up,因此,可以不需要儲(chǔ)能電感濾波。
但是,如果要求輸出電壓可調(diào),推挽式變壓器開關(guān)電源的兩個(gè)控制開關(guān)K1、K2的占空比必須要小于0.5;因?yàn)橥仆焓阶儔浩鏖_關(guān)電源正反激兩種狀態(tài)都有電壓輸出,所以在同樣輸出電壓(平均值)的情況下,兩個(gè)控制開關(guān)K1、K2的占空比相當(dāng)于要小一倍。由此可知,當(dāng)要求輸出電壓可調(diào)范圍為最大時(shí),占空比最好取值為0.25。
當(dāng)兩個(gè)控制開關(guān)K1、K2的占空比取值均為0.25時(shí),Upa = 3Upa-,由此我們也可以認(rèn)為Up等于3Up-。把上面已知條件代入(1-142)式,可求得:
(1-143)、(1-144)、(1-145)式就是計(jì)算推挽式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感和濾波輸出電壓的表達(dá)式(D為0.25時(shí))。式中Uo為推挽式變壓器開關(guān)電源輸出電壓,Ui為推挽式變壓器開關(guān)電源輸入電壓,T為控制開關(guān)的工作周期,F(xiàn)為控制開關(guān)的工作頻率,n為開關(guān)電源次級(jí)線圈N3繞組與初級(jí)線圈N1繞組或N2繞組的匝數(shù)比。
同理,(1-143)、(1-144)、(1-145)式的計(jì)算結(jié)果,只給出了計(jì)算推挽式變壓器開關(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)。
評(píng)論