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開關電源原理與設計(連載7)反轉式串聯開關電源儲能濾波電容的計算
陶顯芳
摘要: 轉式串聯開關電源儲能濾波電容參數的計算,與串聯式開關電源儲能濾波電容的計算方法基本相同。但要注意,即使是在占空比D等于0.5的情況下,濾波電容器充、放電的時間都不相等,濾波電容器充電的時間小于半個工作周期,而電容器放電的時間則大于半個工作周期,但電容器充、放電的電荷是相等的,即電容器充電時的電流大于放電時的電流。這是整流濾波電路的普遍規律。
Abstract:
Key words :

    反轉式串聯開關電源儲能濾波電容參數的計算,與串聯式開關電源儲能濾波電容的計算方法基本相同。但要注意,即使是在占空比D等于0.5的情況下,濾波電容器充、放電的時間都不相等,濾波電容器充電的時間小于半個工作周期,而電容器放電的時間則大于半個工作周期,但電容器充、放電的電荷是相等的,即電容器充電時的電流大于放電時的電流。這是整流濾波電路的普遍規律。

電容器充電
    從圖1-8可以看出,在占空比D等于0.5的情況下,電容器充電的時間為3T/8 ,電容充電電流的平均值為3iLm/8或3Io/2 ;而電容器放電的時間為5T/8,電容放電電流的平均值為0.9 Io。
因此有:
電容器放電的時間

    式中ΔQ為電容器充電的電荷,Io流過負載的平均電流,T為工作周期。電容充電時,電容兩端的電壓由最小值充到最大值(絕對值),相應的電壓增量為2ΔUc,由此求得電容器兩端的波紋電壓ΔUP-P為:
電容器兩端的波紋電壓
    (1-33)和(1-34)式,就是計算反轉式串聯開關電源儲能濾波電容的公式(D = 0.5時)。式中:Io是流過負載電流的平均值,T為開關工作周期,ΔUP-P為濾波輸出電壓的波紋,或電壓紋波。一般波紋電壓都是取電壓增量的峰-峰值,因此,當D = 0.5時,波紋電壓等于電容器充電的電壓增量,即:ΔUP-P = 2ΔUc 。

    同理,(1-33)和(1-34)式的計算結果,只給出了計算反轉式串聯開關電源儲能濾波電容C的中間值,或平均值,對于極端情況可以在平均值的計算結果上再乘以一個大于1的系數。

    當開關K的占空比D小于0.5時,由于流過儲能濾波電感L的電流會不連續,電容器放電的時間將遠遠大于電容器充電的時間,因此,開關電源濾波輸出電壓的紋波將顯著增大。另外,開關電源的負載一般也不是固定的,當負載電流增大的時候,開關電源濾波輸出電壓的紋波也將會增大。因此,設計開關電源的時候要留有充分的余量,實際應用中最好按(1-33)式計算結果的2倍以上來計算儲能濾波電容的參數。

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