開關電源原理與設計（連載十）并聯(lián)開關電源儲能電感的計算

1-4-3.并聯(lián)開關電源儲能電感的計算

與前面計算反轉式串聯(lián)開關電源中儲能電感的數(shù)值方法基本相同，計算并聯(lián)式開關電源儲能電感也是從流過儲能電感的電流為臨界連續(xù)電流狀態(tài)著手進行分析。并聯(lián)式開關電源中的儲能電感與反轉式串聯(lián)開關電源中的儲能電感工作原理基本一樣，都是在控制開關K關斷期間才產(chǎn)生反電動勢向負載提供能量，因此，流過負載的電流只有流過儲能電感電流的四分之一。

根據(jù)(1-45)式：

iLm =Ui*Ton/L —— K關斷前瞬間 (1-45)

(1-45)式可以改寫為：

4Io =Ui*T/2L —— K關斷前瞬間 (1-53)

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 (1-54)

或：

L >Ui*T/8Io —— D = 0.5時 (1-55)

(1-54)和(1-55)式，就是計算并聯(lián)式開關電源儲能電感的公式。同理，(1-54)和(1-55)式的計算結果，只給出了計算并聯(lián)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(shù)。

對于電感取不同數(shù)值和在不同的占空比狀態(tài)下工作的情況分析，請參考前面關于“反轉式串聯(lián)開關電源儲能電感的計算”內容的論述。

1-4-4.并聯(lián)式開關電源儲能濾波電容的計算

并聯(lián)式開關電源儲能濾波電容的計算，可以參考前面串聯(lián)式開關電源或反轉式串聯(lián)開關電源中儲能濾波電容的計算方法，同時還可以參考圖1-6中儲能濾波電容C的充、放電過程。

這里要特別注意的是，并聯(lián)式開關電源與反轉式串聯(lián)開關電源中的儲能電感一樣，僅在控制開關K關斷期間才產(chǎn)生反電動勢向負載提供能量，因此，即使是在占空比D等于0.5的情況下，儲能濾波電容器充電的時間與放電的時間也不相等，電容器充電的時間小于半個工作周期，而電容器放電的時間則大于半個工作周期，但電容器充、放電的電荷是相等的，即電容器充電時的電流大于放電時的電流。

從圖1-13可以看出，并聯(lián)式開關電源，流過負載的電流比串聯(lián)式開關電源流過負載的電流小一倍，流過負載的電流Io只有流過儲能電感最大電流iLm的四分之一。在占空比D等于0.5的情況下，電容器充電的時間為3T/ 8，電容充電電流的平均值為3iLm/8 ，或3io/2 ;而電容器放電的時間為5T/8 ，電容放電電流的平均值為0.9 Io。因此有：

式中ΔQ為電容器充電的電荷，Io流過負載的平均電流，T為工作周期。電容充電時，電容兩端的電壓由最小值充到最大值(絕對值)，相應的電壓增量為2ΔUc，由此求得電容器兩端的波紋電壓ΔUP-P為：

(1-58)和(1-59)式，就是計算并聯(lián)開關電源儲能濾波電容的公式(D = 0.5時)。式中：Io是流過負載電流的平均值，T為開關工作周期，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D = 0.5時，波紋電壓等于電容器充電的電壓增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc 。

同理，(1-58)和(1-59)式的計算結果，只給出了計算并聯(lián)式開關電源儲能濾波電容C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(shù)。

當開關K工作占空比D小于0.5時，由于流過儲能濾波電感L的電流會不連續(xù)，電容器放電的時間將遠遠大于電容器充電的時間，因此，開關電源濾波輸出電壓的紋波將顯著增大。另外，開關電源的負載一般也不是固定的，當負載電流增大的時候，開關電源濾波輸出電壓的紋波也將會增大。因此，設計開關電源的時候要留有充分的余量，實際應用中最好按(1-58)式計算結果的2倍以上來計算儲能濾波電容的參數(shù)。