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关于开关电源输出滤波电感的电磁能平衡问题分析

发布时间:2020-07-21 18:59:01 阅读: 来源:沙发类厂家

摘要:电感量过大时,其工作状态,并不比电感量小时好。通过电磁能平衡关系进行了分析。

本文引用地址:关键词:电磁能;临界值;平衡

Balance of Electromagnetic Energy of Outgoing Inductance for Switching Power Supply

HUANG Yong- fu

Abstract:The working condition of a larger inductance is not better than that of the e analysis is based on the balance relationship of electromagnetic energy.

Keywords:Electromagnetic energy; Critical value; Balance

开关电源的输出滤波电感,也称为平滑扼流圈。它的作用,主要是将整流后的电流进行展平,以得到较稳定的输出和平滑的波形。为了取得更好的效果,是否可以取较大的电感值呢?答案并非如此,取值过大时,反而会引起其它方面的不良影响。

在参考文献[1]一书中,作者在他试制一台500W半桥式开关电源时,就遇到了这样的情况。

由于输出电流较大,因此采用分流的办法,用了两只外径为φ40mm的MPP磁粉芯。(文献[1]第161页)

开始绕了24匝,即N=24,L=58μH。当Io=15~30A(平均每只IL=7.5~15A)时,高压开关脉冲波形发生严重的自激抖动,高频振荡明显加剧,强烈的尖刺干扰从副边反射到原边电路,甚至在电网输入线和+20V辅助电源线上,都叠加了幅度高达5~6V的高频噪声干扰,并且在控制模块SG3525A的两输出端和高压开关管中点上脉冲都明显可见。

接着将匝数减少10匝,即N=14,L=20.6μH。Io=20~25A(平均每只IL=10~12.5A),开始稳定了。Io=30A(平均每只IL=15A)时,高压脉冲波形后沿仍有抖动。

最后,匝数减少到只有8~10匝,L=10.1μH。Io=30A(平均每只IL=15A)时也能稳定工作了。

现在,对以上情况作一下简要分析。

根据作者在该书后面(文献[1]第234页)关于输出滤波电感的计算公式

L=(Vi-Vo)ton/(2Iomin) (1)

而Iomin一般取Io的(5~10)%,单只磁芯IL=15A的10%为1.5A。

开关频率fsw=80kHz。即T=12.5μs。Vi=18V,Vo=15V。

ton=(Vo/Vi)×(T/2) (2)

ton=(15/18)×(12.5/2)=5.2μs

L=(18-15)×5.2/(2×1.5)=5.2μH。

这就告诉我们,电感量的最小值为5.2μH,或者说临界电感值为5.2μH。下面根据伏安(微)秒平衡的原理,来分析上述情况。

磁能量W为

W=(1/2)LI2(VAs)or(VAμs)(3)

电能功率P为

P=(1/2)LI2fsw(VA) (4)

公式转换后为

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