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開關電源原理與設計(連載6)反轉式串聯開關電源儲能電感的計算
陶顯芳
摘要: 反轉式串聯開關電源儲能電感的計算方法與前面“串聯式開關電源儲能濾波電感的計算”方法基本相同,計算反轉式串聯開關電源中儲能電感的數值,也是從流過儲能電感的電流為臨界連續電流狀態進行分析。
Abstract:
Key words :

    反轉式串聯開關電源儲能電感的計算方法與前面“串聯式開關電源儲能濾波電感的計算”方法基本相同,計算反轉式串聯開關電源中儲能電感的數值,也是從流過儲能電感的電流為臨界連續電流狀態進行分析。但須要特別注意,反轉式串聯開關電源中的儲能電感僅在控制開關K關斷期間才產生反電動勢向負載提供能量,因此,流過負載的電流比串聯式開關電源流過負載的電流小一倍,即:當占空比小于0.5時,反轉式串聯開關電源中流過負載R的電流Io只有流過儲能電感L最大電流iLm的四分之一。

根據(1-21)式:

iLm =Ui*Ton/L —— K關斷前瞬間 (1-21)

(1-21)式可以改寫為:

4Io = Ui*T/2L —— K關斷前瞬間 (1-28)

    式中Io為流過負載的電流,當D = 0.5時,其大小等于最大電流iLm的四分之一;T為開關電源的工作周期,T正好等于2倍Ton。
由此求得:

L = Ui*T/8Io —— D = 0.5時 (1-29)

或:
L > Ui*T/8Io —— D = 0.5時 (1-30)

    (1-29)和(1-30)式,就是計算反轉式串聯開關電源中儲能電感的公式。同理,(1-29)和(1-30)式的計算結果,只給出了計算反轉式串聯開關電源儲能濾波電感L的中間值,或平均值,對于極端情況可以在平均值的計算結果上再乘以一個大于1的系數。
    當儲能電感L的值小于(1-29)式的值時,流過濾波電感L的電流上升率將增大,如果流過濾波電感L的電流iL為連續電流,輸出電壓Uo將會升高;如果為了維持濾波輸出電壓Uo不變,則必須要把控制開關K占空比D減小,但占空比D的減小將會使流過儲能電感的電流iL出現不連續,從而使濾波輸出電壓Uo的電壓紋波增大。
    如果流過濾波電感L的電流iL不是連續電流,儲能電感L的減小,將會使流過儲能電感的電流iL不連續的時間變長,電源濾波輸出電壓Uo不但不會升高,反而會使反轉式串聯開關電源濾波輸出電壓Uo的電壓紋波顯著增大。
    當儲能濾波電感L的值大于(1-29)式的值時,流過儲能電感L的電流上升率將減小,輸出電壓Uo將降低,但濾波輸出電壓Uo的電壓紋波顯著減小;如果為了維持電源濾波輸出電壓Uo不變,控制開關K必須要把占空比D增大,而占空比D的增大又會使流過儲能電感的電流iL不連續的時間縮短,或由電流不連續變成電流連續,從而使電源濾波輸出電壓Uo的電壓紋波降低。

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