開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(連載九)并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓濾波電路
1-4-2.并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓濾波電路
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/228014.htm上面已經(jīng)知道,當(dāng)并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源不帶輸出電壓濾波電路時(shí),輸出脈沖電壓的幅度將非常高。但在應(yīng)用中,大多數(shù)并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓還是經(jīng)過(guò)整流濾波后的直流電壓,因此,一般開(kāi)關(guān)電源的輸出電路都帶有整流濾波電路。
圖1-12是帶有整流濾波功能的并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源工作原理圖。圖1-12中,Ui是開(kāi)關(guān)電源的工作電壓,L是儲(chǔ)能電感,eL為電流iL在儲(chǔ)能電感兩端產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì),K是控制開(kāi)關(guān),R是負(fù)載。而圖1-13、圖1-14、圖1-15分別是并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源控制開(kāi)關(guān)K工作于占空比為0.5、 0.5、> 0.5時(shí),圖1-12電路中各點(diǎn)的電壓、電流波形。圖圖1-13、圖1-14、圖1-15中Ui是開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓,uo是控制開(kāi)關(guān)K兩端的輸出電壓,uc是濾波電容兩端的輸出電壓,Up是開(kāi)關(guān)電源輸出的峰值電壓,Uo是開(kāi)關(guān)電源輸出電壓(平均值),Ua是開(kāi)關(guān)電源輸出的平均電壓,iL是流過(guò)儲(chǔ)能電感L的電流,iLm是流過(guò)儲(chǔ)能電感L電流的最大值,Io是流過(guò)負(fù)載R的電流(平均值)。
當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K接通時(shí),輸入電源Ui開(kāi)始對(duì)儲(chǔ)能電感L加電,流過(guò)儲(chǔ)能電感L的電流iL開(kāi)始增加,同時(shí)電流在儲(chǔ)能電感中也要產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)eL;當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷的時(shí)候,儲(chǔ)能電感也會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)eL。eL反電動(dòng)勢(shì)的方向與開(kāi)關(guān)K關(guān)斷前的方向相反,但與電流的方向相同,因此,在控制開(kāi)關(guān)K兩端的輸出電壓uo等于輸入電壓Ui與反電動(dòng)勢(shì)eL之和。
因此,在Ton期間:
eL = Ldi/dt = Ui —— K接通期間 (1-43)
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對(duì)上式進(jìn)行積分,可求得流過(guò)儲(chǔ)能電感L的電流為:
(1-44)式中iL為流過(guò)儲(chǔ)能電感L電流的瞬時(shí)值,t為時(shí)間變量;i(0)為的初始電流,即:控制開(kāi)關(guān)K接通瞬間之前,流過(guò)儲(chǔ)能電感L中的電流。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時(shí),i(0) = 0 ,由此可以求得流過(guò)儲(chǔ)能電感L的最大電流為:
iLm =Ui*Ton/L —— K關(guān)斷前瞬間 (1-45)
在開(kāi)關(guān)關(guān)斷Toff期間,控制開(kāi)關(guān)K關(guān)斷,儲(chǔ)能電感L把電流iLm轉(zhuǎn)化成反電動(dòng)勢(shì),與輸入電壓Ui串聯(lián)迭加,通過(guò)整流二極管D繼續(xù)向負(fù)載R提供能量,在此期間儲(chǔ)能電感L兩端的電壓eL為:
eL = -Ldi/dt = Uo-Ui —— K關(guān)斷期間 (1-46)
式中負(fù)號(hào)表示反電動(dòng)勢(shì)eL的極性與(1-43)式相反,即:K接通與關(guān)斷時(shí)電感的反電動(dòng)勢(shì)的極性正好相反。對(duì)(1-46)式進(jìn)行積分得:
式中i(Ton+)為控制開(kāi)關(guān)K從Ton轉(zhuǎn)換到Toff的瞬間之前流過(guò)電感的電流,i(Ton+)也可以寫(xiě)為i(Toff-),即:控制開(kāi)關(guān)K關(guān)斷或接通瞬間,之前和之后流過(guò)電感L的電流相等。實(shí)際上(1-47)式中的i(Ton+)就是(1-45)式中的iLm,因此,(1-9)式可以改寫(xiě)為:
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評(píng)論