開關電源原理與設計串聯式開關電源儲能濾波電感的計算

1-2-3．串聯式開關電源儲能濾波電感的計算從上面分解可知，串聯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緊要。

串聯式開關電源最好工作于臨界繼續電流狀態，或繼續電流狀態。串聯式開關電源工作于臨界繼續電流狀態時，濾波輸出電壓Uo正好是濾波輸入電壓uo的均勻值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，我們可以從臨界繼續電流狀態著手進行分解。我們先看（1-6）式：

iLm=(Ui-Uo)/L*Ton+i(0)——K關斷前瞬間（1-6）

當串聯式開關電源工作于臨界繼續電流狀態時，即D=0.5時，i(0)=0，iLm=2Io，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（均勻電流），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，只給出了計算串聯式開關電源儲能濾波電感L的中間值，或均勻值，關于極端情況可以在均勻值的計算結果上再乘以一個大于1的系數。倘若增大儲能濾波電感L的電感量，濾波輸出電壓Uo將小于濾波輸入電壓uo的均勻值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不繼續的時間縮短，或由電流不繼續變成電流繼續，從而使輸出電壓Uo的電壓紋波ΔUp-p進一步會減小，輸出電壓更穩定。倘若儲能濾波電感L的值小于（1-13）式的值，串聯式開關電源濾波輸出的電壓Uo將大于濾波輸入電壓uo的均勻值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出現不繼續，從而使輸出電壓Uo的電壓紋波ΔUp-p增大，造成輸出電壓不穩定。由此可知，調整串聯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出現不繼續，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，串聯式開關電源最好不要工作于圖1-4的電流不繼續狀態，而最好工作于圖1-3和圖1-5表示的臨界繼續電流和繼續電流狀態。串聯式開關電源工作于臨界繼續電流狀態，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的均勻值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。串聯式開關電源工作于繼續電流狀態，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的均勻值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。

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除