关于开关电源输出滤波电感的电磁能平衡问题分析

出处:alex_713 发布于:2012-11-20 14:20:54

  开关电源的输出滤波电感,也称为平滑扼流圈。它的作用,主要是将整流后的电流进行展平,以得到较稳定的输出和平滑的波形。为了取得更好的效果,是否可以取较大的电感值呢?答案并非如此,取值过大时,反而会引起其它方面的不良影响。

由于输出电流较大,因此采用分流的办法,用了两只外径为40mm的MPP磁粉芯。

  开始绕了24匝,即N=24,L=58uh。当Io=15~30A(平均每只IL=7.5~15A)时,高压开关脉冲波形发生严重的自激抖动,高频振荡明显加剧,强烈的尖刺干扰从副边反射到原边电路,甚至在电网输入线和+20V辅助电源线上,都叠加了幅度高达5~6V的高频噪声干扰,并且在控制模块SG3525A的两输出端和高压开关管中点上脉冲都明显可见。

  接着将匝数减少10匝,即N=14,L=20.6μH。Io=20~25A(平均每只IL=10~12.5A),开始稳定了。Io=30A(平均每只IL=15A)时,高压脉冲波形后沿仍有抖动。

  ,匝数减少到只有8~10匝,L=10.1μH。Io=30A(平均每只IL=15A)时也能稳定工作了。

  现在,对以上情况作一下简要分析。关于输出滤波电感的计算公式

  L=(ViVo)ton/(2Iomin)    1

  而Iomin一般取Io的(5~10)%,单只磁芯IL=15A的10%为1.5A。

  开关频率fsw=80kHz。即T=12.5μH。Vi=18V,Vo=15V。

  ton=(Vo/Vi)×(T/2)    (2)

  ton=(15/18)×(12.5/2)=5.2μH

  L=(1815)×5.2/(2×1.5)=5.2μH

  这就告诉我们,电感量的值为5.2μH,或者说临界电感值为5.2。下面根据伏安(微)秒平衡的原理,来分析上述情况。

  磁能量W为

  W=(1/2)LI2(VAs)or(VAμH)3

  电能功率P为

  P=(1/2)LI2fsw(VA)    (4)

  公式转换后为

  P/fsw=(1/2)LI2

                                           图1  电原理图

  将P用VI替代,1/fsw用T替代,得以下关系式

  VIT=LI2/2      (5)

  对照图1可知,V=Vi=18V,I=IL=15A。就有

  VIT=18×15×12.5=270×12.5=3375VAμH

  当N=24,Lo=58uH,15A时实际电感值取60%,L15=58×0.6=35μH

  当N=14,Lo=20.6μH,15A时实际电感值取80%,L15=20.6×0.8=16.5μH

  当N=10,Lo=10.6μH,15A时实际电感值取95%,L15=10.6×0.95=10.1μH

  分别得到各组磁能为

  WN=24=0.5×35×152=3937.5VA(6)

  WN=14=0.5×16.5×152=1856.25VA(7)

  WN=10=0.5×10.1×152=1136.25VA(8)

  前面计算的磁能为3375VA,实际上在占空比等于0.5时,还要折半就只有1687.5VA了。

  显然,这点磁能——1687.5VA无法满足式(6)和(7)这两种情况。只有在式(8)时磁电能完全满足要求,因此才能稳定地工作。

比较理想的情况是,电感值能随着输出电流变化而变化。起始电感值,要根据磁芯饱和曲线来确定为临界电感值的1.5~3倍,不宜过大。

文章https://www.dzsc.com/product/infomation/318449/2012913153315960.html

版权与免责声明

凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,https://www.dzsc.com,违反者本网将追究相关法律责任。

本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

广告
上传BOM文件: BOM文件
*公司名:
*联系人:
*手机号码:
QQ:
应用领域:

有效期:
OEM清单文件: OEM清单文件
*公司名:
*联系人:
*手机号码:
QQ:
有效期:

扫码下载APP,
一键连接广大的电子世界。

在线人工客服

买家服务:
卖家服务:

0571-85317607

客服在线时间周一至周五
9:00-17:30

关注官方微信号,
第一时间获取资讯。

建议反馈

联系人:

联系方式:

按住滑块,拖拽到最右边
>>
感谢您向阿库提出的宝贵意见,您的参与是维库提升服务的动力!意见一经采纳,将有感恩红包奉上哦!