开关电源原理与设计(三):串联式开关电源储能滤波电感的计算

2019-12-26      1298 次浏览

1-2-3.串联式开关电源储能滤波电感的计算


从上面分析可知,串联式开关电源输出电压Uo与控制开关的占空比D有关,还与储能电感L的大小有关,因为储能电感L决定电流的上升率(di/dt),即输出电流的大小。因此,正确选择储能电感的参数相当重要。


串联式开关电源最好工作于临界连续电流状态,或连续电流状态。串联式开关电源工作于临界连续电流状态时,滤波输出电压Uo正好是滤波输入电压uo的平均值Ua,此时,开关电源输出电压的调整率为最好,且输出电压Uo的纹波也不大。因此,我们可以从临界连续电流状态着手进行分析。我们先看(1-6)式:


iLm=(Ui-Uo)/L*Ton+i(0)——K关断前瞬间(1-6)


当串联式开关电源工作于临界连续电流状态时,即D=0.5时,i(0)=0,iLm=2Io,因此,(1-6)式可以改写为:


2Io=Uo/2L*T——K关断前瞬间(1-12)


式中Io为流过负载的电流(平均电流),当D=0.5时,其大小正好等于流过储能电感L最大电流iLm的二分之一;T为开关电源的工作周期,T正好等于2倍Ton。


由此求得:


L=Uo/4Io*T——D=0.5时(1-13)


或:


L>Uo/4Io*T=Ui/2Io*T——D=0.5时(1-14)


(1-13)和(1-14)式,就是计算串联式开关电源储能滤波电感L的公式(D=0.5时)。(1-13)和(1-14)式的计算结果,只给出了计算串联式开关电源储能滤波电感L的中间值,或平均值,对于极端情况可以在平均值的计算结果上再乘以一个大于1的系数。


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