《電子技術(shù)應(yīng)用》
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開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(連載7)反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算
陶顯芳
摘要: 轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算,與串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)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(shí)間都不相等,濾波電容器充電的時(shí)間小于半個(gè)工作周期,而電容器放電的時(shí)間則大于半個(gè)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(shí)的電流大于放電時(shí)的電流。這是整流濾波電路的普遍規(guī)律。
Abstract:
Key words :

    反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算,與串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)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(shí)間都不相等,濾波電容器充電的時(shí)間小于半個(gè)工作周期,而電容器放電的時(shí)間則大于半個(gè)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(shí)的電流大于放電時(shí)的電流。這是整流濾波電路的普遍規(guī)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(shí)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(shí)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(shí)間

    式中ΔQ為電容器充電的電荷,Io流過(guò)負(fù)載的平均電流,T為工作周期。電容充電時(shí),電容兩端的電壓由最小值充到最大值(絕對(duì)值),相應(yīng)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(jì)算反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的公式(D = 0.5時(shí))。式中:Io是流過(guò)負(fù)載電流的平均值,T為開(kāi)關(guān)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(dāng)D = 0.5時(shí),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(jì)算結(jié)果,只給出了計(jì)算反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容C的中間值,或平均值,對(duì)于極端情況可以在平均值的計(jì)算結(jié)果上再乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。

    當(dāng)開(kāi)關(guān)K的占空比D小于0.5時(shí),由于流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流會(huì)不連續(xù),電容器放電的時(shí)間將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電容器充電的時(shí)間,因此,開(kāi)關(guān)電源濾波輸出電壓的紋波將顯著增大。另外,開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載一般也不是固定的,當(dāng)負(fù)載電流增大的時(shí)候,開(kāi)關(guān)電源濾波輸出電壓的紋波也將會(huì)增大。因此,設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的時(shí)候要留有充分的余量,實(shí)際應(yīng)用中最好按(1-33)式計(jì)算結(jié)果的2倍以上來(lái)計(jì)算儲(chǔ)能濾波電容的參數(shù)。

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