开关电源的基本工作原理 admin    17/07/04



    (1)当Ui = 2Uo时,即滤波输出电压Uo等于电源输入电压Ui的一半时,或控制开关K的占空比D为二分之一时,流过储能电感L的电流上升率,在K接通期间与K关断期间绝对值完全相等,即电感存储能量的速度与释放能量的速度完全相等。此时,(1-5)式中i(0)和(1-11)式中iLX均等于0。在这种情况下,流过储能电感L的电流iL为临界连续电流,且滤波输出电压Uo等于滤波输入电压uo的平均值Ua。参看图1-3。

    (2)当Ui > 2Uo时,即:滤波输出电压Uo小于电源输入电压Ui的一半时,或控制开关K的占空比小于二分之一时:虽然在K接通期间,流过储能电感L的电流上升率(绝对值),大于,在K关断期间,流过储能电感L的电流上升率(绝对值);但由于(1-5)式中i(0)等于0,以及Ton小于Toff,此时,(1-11)式中的iLX会出现负值,即输出电压反过来要对电感充电,但由于整流二极管D的存在,这是不可能的,这表示流过储能电感L的电流提前过0,即有断流。在这种情况下,流过储能电感L的电流iL不是连续电流,开关电源工作于电流不连续状态,因此,输出电压Uo的纹波比较大,且滤波输出电压Uo小于滤波输入电压uo的平均值Ua。参看图1-4。

    (3)当Ui < 2Uo时,即:滤波输出电压Uo大于电源输入电压Ui的一半时,或控制开关K的占空比大于二分之一时:在K接通期间,虽然流过储能电感L的电流上升率(绝对值),小于,在K关断期间,流过储能电感L的电流上升率(绝对值)。但由于Ton大于Toff,(1-5)式中i(0)和(1-11)式中iLX均大于0,即:电感存储能量每次均释放不完。在这种情况下,流过储能电感L的电流iL是连续电流,开关电源工作于连续电流状态,输出电压Uo的纹波比较小,且滤波输出电压Uo大于滤波输入电压uo的平均值Ua。参看图1-5。

串联式开关电源储能滤波电感的计算

    从上面分析可知,串联式开关电源输出电压Uo与控制开关的占空比D有关,还与储能电感L的大小有关,因为储能电感L决定电流的上升率(di/dt),即输出电流的大小。因此,正确选择储能电感的参数相当重要。

    串联式开关电源最好工作于临界连续电流状态,或连续电流状态。串联式开关电源工作于临界连续电流状态时,滤波输出电压Uo正好是滤波输入电压uo的平均值Ua,此时,开关电源输出电压的调整率为最好,且输出电压Uo的纹波也不大。因此,我们可以从临界连续电流状态着手进行分析。我们先看(1-6)式:

    当串联式开关电源工作于临界连续电流状态时,即D = 0.5时,i(0) = 0,iLm = 2 Io,因此,(1-6)式可以改写为:

式中Io为流过负载的电流(平均电流),当D = 0.5时,其大小正好等于流过储能电感L最大电流iLm的二分之一;T为开关电源的工作周期,T正好等于2倍Ton。

    由此求得:



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