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1．反激式開(kāi)關(guān)電源輸出整流濾波電路工作狀態(tài)分析 反激式開(kāi)關(guān)電源輸出整流濾波電路原理上是最簡(jiǎn)單的。但是，由于反激式開(kāi)關(guān)電源的能量傳遞必須通過(guò)變壓器轉換實(shí)現，并壓器的初次級兩側的開(kāi)關(guān)（MOSFET或整流二極管）均工作在電流斷續狀態(tài)。在相同輸出功率條件下，反激式開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)流過(guò)的電流峰值和有效值大于正激式、橋式、推挽式開(kāi)關(guān)電源。為了獲得更低的輸出電壓尖峰，通常的反激式開(kāi)關(guān)電源工作在電感電流（變壓器儲能）斷續狀態(tài)，這就進(jìn)一步增加了開(kāi)關(guān)元件的電流額定。 開(kāi)關(guān)電源的電路拓撲對輸出整流濾波電容器影響也是非常大的，由于反激式開(kāi)關(guān)電源的輸出電流斷續性，其交流分量需要由輸出整流濾波電容器吸收，當電感電流斷續時(shí)輸出整流濾波電容器的需要吸收的紋波電流相對最大。 對應的輸出整流二極管的電流波形如圖1，輸出濾波電容器的電流波形如圖2。 圖1 反激式開(kāi)關(guān)電源的輸出整流二極管的電流波形 圖2 輸出濾波電容器的電流波形 由圖1可以得到流過(guò)輸出整流二極管電流峰值與平均值、有效值的關(guān)系為如下。 流過(guò)輸出整流器的峰值電流與平均值電流的關(guān)系： 流過(guò)輸出整流器的有效值電流與峰值值電流的關(guān)系： 流過(guò)整流器的有效值電流與平均值電流的關(guān)系： 式中：IrecM、Irecrms、IO、Dmax分別為流過(guò)輸出整流器的峰值電流、有效值電流、平均值電流和輸出整流二極管的最大導通占空比。 流過(guò)輸出濾波電容器的電流有效值略小于流過(guò)輸出整流器的有效值電流。 式（1）、（2）、（3）表明，隨著(zhù)輸出整流器導通占空比的減小，相同輸出電流平均值對應道德峰值電流、有效值電流隨占空比的減小而增加。 在大多數情況下，反激式開(kāi)關(guān)電源工作在變壓器電流臨界或斷續狀態(tài)。在變壓器電流臨界狀態(tài)下，初級側開(kāi)關(guān)管導通占空比與輸出整流器導通占空比相加為1。 在大多數情況下，反激式開(kāi)關(guān)電源的輸出整流器的最大導通占空比約為0.5。這樣，流過(guò)輸出整流器的電流峰值與輸出平均值電流之間的關(guān)系為： 有效值電流于輸出電流平均值的關(guān)系為： 2．設計實(shí)例與分析 某反激式開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)參數為：電路圖拓撲：反激式；輸入電壓：85Vac"264Vac工作頻率：65kHz ；輸出：12V/5A；紋波電壓：50mV；CLC濾波。 （1）第一級濾波電容器的選擇 對于輸出電流5A對應的峰值電流為20A、有效值電流為14.14A，其中大部分流入濾波電容器。按最高溫度的紋波電流2倍選用電容器，濾波電容器的紋波電流之和至少要7A。 25V/1000μF低ESR鋁電解電容器的額定紋波電流約為1A，需要7只并聯(lián)。如果非要5只并聯(lián)甚至4只并聯(lián)，也是可以運行的，但是不具有長(cháng)期可靠性。 25℃溫度下，25V/1000μF低ESR鋁電解電容器的ESR約為0.09Ω。7只并聯(lián)對應的ESR為129mΩ、5只并聯(lián)為180mΩ、4只并聯(lián)為225mΩ。由電流變化在ESR上產(chǎn)生的峰值電壓分別為2.59V、3.60V、4.50V。除此之外，濾波電容器的ESL還會(huì )在整流二極管開(kāi)通時(shí)由于電流的躍變而產(chǎn)生感生電勢，這個(gè)感生電勢同樣會(huì )加到濾波電容器上，因此，濾波電容器上的峰值電壓將不只是上述的2.59V、3.60V、4.50V。其電壓波形如圖3。 圖3 第一級濾波電容器的電壓波形 很顯然，2.59V、3.60V、4.50V是不能滿(mǎn)足設計要求的，需要在第一級濾波電容器后面加上一級LC低通濾波器。 （2）第二極LC低通濾波器的設計與參數選擇 第二級需要考慮的是如何將不能滿(mǎn)足要求紋波電壓經(jīng)過(guò)LC濾波使其滿(mǎn)足要求。通常濾波電感可以選擇30"100μH，輸出濾波電容器不僅要考慮輸出紋波電壓是否可以滿(mǎn)足要求，還要考慮抑制負載電流的變化，在這里可以選擇330"1000μF/25V。 |
