直流滤波电感
出处:科技人 发布于:2008-10-07 14:32:28
图1为正激式开关电源的输出滤波器LfCf,其中,滤波电感h的作用是使负载电流波动减小,滤波电容Cf的作用是使输出电压的纹波减小。当 负载突减时,滤波电容储能;负载突增时,电容Cf上的储能首先向负载补充能量,以减少输出电压的峰一峰值。
在一个周期内(Ts=Ton+Toff),滤波器的稳态分析如下:
图1 正激式开关电源的输出滤波器LfCf
假设正激式转换器工作在电流连续模式,电感电流近似为三角波,其平均值为ILf,由图1可知:
由式(1)可知,△iLf{决定了电感L£的取值大小。Lf的下限由ΔiLf的值决定,增大Lf可以使电流的波动减小;但当负载变化时,不 能快速响应;故Lf的上限由开关电源的瞬态恢复时间所限制。
对于电感Lf电流的纹波所引起的输出电压纹波的分析,以正激式开关电源为例:
假设平均电流ILf流人负载电阻,产生输出电压Uo。,ΔiLf流人电容,产生输出电压纹波△Uo。ΔUo主要由两部分组成:一是电容Cf充电和 放电引起的纹波△Uo1;二是电Cf的ESR引起的纹波△Uo2。
在图1中,电流iLf波形在平均电流ILf上部阴影部分的三角形面积给出在[DuT./2,(1—DU)Ts/2]时间间隔内电容Cf的充电电荷△Q,可得
(1—DU)Ts/2]时间间隔内电容Cf的充电电荷△Q,可得
△Q=△;LfTS/8
在实际的转换器中,由于一般滤波电容Cf的值很大,△Uo2往往远大于△U01。而且值得注意的是,整流二极管的反向恢复电流和漏感等导致的电感电流尖峰,同样会通过电容的ESR引起输出电压噪声。
例:设已知正激式开关转换器的参数为:输人电压Ui=180~264V,输出电流Io=30 A,△iLf=6A,fs=150 kHz,Ts=6.67 μS,占空比Du max=0.45,U。=5 V,整流二极管的正向压降Uf=0.5 V。
已知DU max=0.45,可以得到占空比Du min=0.306,此时对应
由式(2)可得
取电流峰值ILf(pk)=40 A(考虑启动、短路等恶劣情况),选取EC35(铁氧体3C81)磁心、Ac=0.483cm2,气隙为0.15 cm,100℃时,Bm=0.33T,则根据式(6-8)可得
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