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开关电源中输出滤波电感的计算_电感_成分

雨夜梧桐 2025-01-18 13:38:05 0

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次级线圈上的输出电压Uo是脉冲状态

(图一)

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要使脉冲方波变成可供 利用的直流电,还须要对它进行平滑处理,常用的平滑电路由整流 、滤波 、滤波 构成。

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(图片来自网络侵删)

(图二)

㈠. 平滑处理事理

(图二)中电感L在电路中既有储能浸染,且对互换身分呈高阻抗,能阻挡互换身分通过。
电容C1—C4对互换旗子暗记呈低阻抗,许可互换身分通过,而对直流呈高阻抗,而阻挡直流利过。

感抗: XL=2πfL

电感对高频身分呈高阻抗,感抗越大,对高频旗子暗记的电抗电压越大,阻挡高频身分通过的能力越强。

容抗:XC=1/2πfC

电容对直流呈高阻抗,能阻挡直流利过,对互换身分呈低阻抗,容抗越小,互换身分就越随意马虎通过。

(图二)中LC的乘积越大对高频身分的平滑浸染越好。
为求得最佳电感量,可按下节进行设计打算。

㈡. 开关 输出的纹波噪声

平滑滤波后开关电源输出波形

(图三)

不丢脸出,经由(图二)电路平滑后的直流输出中包含了一定的纹波噪声。

它分两部分:

纹波:与低级输入工频频率和开关频率同步的波形即为纹波。

噪声:在纹波上的针状毛刺便是噪声。

两类波合在一起称为:纹波噪声。

㈢输出平滑处理电路中电感L的设计打算

电感L的打算有如下一些公式:

流过电感L的纹波 △Il为输出电流Io的2%~5%,

即:

△Il=(0.02~0.05)Io

△Il=Tonmax(Umin-Vf-Vo)/L

L=DTonmax(Umin-Vf-Vo)/△Il

Uomin=T(Vomax+Vf+VI)/D

D=Tonmanx/T

㈣打算实例

输出电压 Vo=5V 10%±

输出电流 Io=20A

开关频率 F=200KHz

占空比 D=0.42

开关周期:T=1/F=1/200×103=5μs

最大导通韶光:Ton max=TD=5×0.42=2.1μS

输出最大直流电压: Vo max=5×10%=5.5 V

次级线圈上的最小电压:Umin=5×(5.5+0.2+0.4)/2.1=14.5V

在一样平常情形下,滤波电感中通过的电流△Il的值是Io的2%~5%本例取5%

根据式②L△Il= Ton max(Umin -Vf-Vomax)/△Il=2.1(14.5-0.4-5.5)/1=18.06μH

取整L=18μH通过的电流为20A。

当Io<1A时,可采取非晶合金磁性材料制成的磁珠,套在整流管的输出端引线上,形成电感,而电流大于1A时,则应选用磁芯或磁环抱制。
为减少电感直流 、降落损耗、减少电感发热,绕制滤波电感用的漆包线的电流密度J应按较小值。
本例J=4A/mm2,即漆包线线裸线直径d=20÷4=5.0mm2

本例滤波电感导线粗,选用D=50mm的MOX磁环,每匝大约对应3μH,但因磁环性能的差异,绕制时要由测试数据来确定电感量。

注:滤波电感压降Vl=0.2 V 由设计师确定,为减小电感损耗,滤波电感上的电压降应小于0.5V,本例取0.2V

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