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開(kāi)關(guān)電源濾波電感計(jì)算與選擇

來(lái)源:   發(fā)布時(shí)間:2019-06-26   點(diǎn)擊量:1994

開(kāi)關(guān)電源濾波電感計(jì)算與選擇

本文將闡明是非隔離式開(kāi)關(guān)電源(SMPS)選用電感的基本要點(diǎn)。為一個(gè)降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電源的架構(gòu),該構(gòu)架廣泛應(yīng)用于輸出電壓小于輸入電壓的系統(tǒng)。在典型的開(kāi)關(guān)電源的降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路中,當(dāng)開(kāi)關(guān)(Q1)閉合時(shí),電流開(kāi)始通過(guò)這個(gè)開(kāi)關(guān)流向輸出端,并以某一速率穩(wěn)步增大,增加速率取決于電路電感。根據(jù)楞次定律,di=E*dt/L,流過(guò)電感的電流所發(fā)生的變化量等于電壓乘以時(shí)間變化量,再除以這個(gè)電感值。由于流過(guò)負(fù)載電阻RL的電流穩(wěn)定增加,輸出電壓成正比增大。



在達(dá)到預(yù)定的電壓或電流限值時(shí),控制集成電路將開(kāi)關(guān)斷開(kāi),從而使電感周?chē)拇艌?chǎng)衰減,并使偏置二極管D1正向?qū)ǎ瑥亩^續(xù)向輸出電路供給電流,直至開(kāi)關(guān)再度接通。這一循環(huán)反復(fù)進(jìn)行,而開(kāi)電源的開(kāi)關(guān)的次數(shù)由控制集成電路來(lái)確定,并將輸出電壓調(diào)控在要求的電壓值上。開(kāi)關(guān)電源的電感值對(duì)于在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間保持流向負(fù)載的電流很關(guān)鍵。所以必須算出保持降壓變換器輸出電流所必需的最小電感值,以確保在輸出電壓和輸入電流處于最差條件下,仍能夠?yàn)樨?fù)載供應(yīng)足夠的電流。為確定最小的開(kāi)關(guān)電源電感值,需要知道如下信息:
·輸入電壓范圍
·輸出電壓及其規(guī)定范圍
·工作頻率(開(kāi)關(guān)頻率)
·電感紋波電流
·運(yùn)行模式;連續(xù)運(yùn)行模式還是非連續(xù)運(yùn)行模式 

為了算出適用于開(kāi)關(guān)電源整個(gè)運(yùn)行條件的最小電感值,對(duì)參數(shù)值的選擇必須能夠保證在各項(xiàng)參數(shù)處于最不利組合的條件下,所選擇的這一電感值仍能將紋波電流保持在特定的數(shù)值范圍內(nèi)。而針對(duì)降壓型電源,其最不利組合條件為:輸入電壓和頻率均處于各自的最低數(shù)值時(shí)。此外,還要將輸出電壓也取為其最小規(guī)定值,以確定能夠保持正常調(diào)節(jié)功能所需的最低電感值。設(shè)計(jì)者可以按照自己所習(xí)慣的方式,對(duì)這些數(shù)值進(jìn)行控制,以達(dá)到最差條件成立的狀態(tài)。如果選擇一個(gè)開(kāi)關(guān)電源的電感值低于此最小值的電感,就將導(dǎo)致降壓變換器可能無(wú)法在最大電流下將其輸出電壓保持在規(guī)定范圍內(nèi)。將電感值確定以后,實(shí)際電感的設(shè)計(jì)必須符合相關(guān)電氣標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)尺寸和安裝方式等限制。許多磁性元件供應(yīng)商均提供各種型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,可滿足絕大多數(shù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

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