歡迎來到114ic電子網!登錄免費注冊 加為收藏

開關電源的輸入電容的選擇

日期:2020/11/13 10:07:35
摘要:輸入電容紋波電流有效值計算
相信很多人都知道Buck電路中輸入電容紋波電流有效值,在連續工作模式下可以用以下公式來計算:

然而,相信也有很多人并不一定知道上面的計算公式是如何推導出來的,下文將完成這一過程。

眾所周知,在BuckConverter電路中Q1的電流(IQ1)波形基本如圖1所示:0~DTs期間為一半梯形,DTs~Ts期間為零。當0~DT期間Iq1 ⊿I足夠小時(不考慮輸出電流紋波的影響),則Iq1波形為近似為一個高為Io、寬為DTs的矩形,則有:
圖1



Iin=(Vo/Vin)*Io=DIo (Iin,只要Cin容量足夠大,則在整個周期中是基本恒定的;按照能量守恒定律:Pin≈Pout)
Icin=Iq1-Iin

對Icin 的表達式可以這樣理解:在Q1導通期間輸入端和輸入電容共同向輸出端提供電流,因此輸入電容電流等于Q1電流減去輸入端電流;在Q1關斷期間輸入端對電容充電,以補充在Q1導通期間所泄掉的電荷,而此時電流方向與所定義的正向是相反的,所以有Icin=-DIo根據有效值的定義.








不難得出輸入電容的紋波電流有效值Icin.rms的計算公式:

有效值定義:有效值(Effectivevalue)在相同的電阻上分別通以直流電流和交流電流,經過一個交流周期的時間,如果它們在電阻上所消耗的電能相等的話,則把該直流電流(電壓)的大小作為交流電流(電壓)的有效值,正弦電流(電壓)的有效值等于其最大值(幅值)的1/√2,約0.707倍。
在正弦交流電流電中根據熱等效原理,定義電流和電壓的有效值為其瞬時值在一個周期內的方均根值。

如果考慮輸出紋波ΔI,Icin.rms的電流有效值。
在忽略Buck電源的輸出電流紋波的前提下,進行的近似計算。那么我們通過精確計算,可以得到一個更準確的數據。
這個推導的過程,利用到積分公式。通過分析和推導,可以對電路的工作原理有比較透徹的理解。
如果考慮輸出紋波電流。那么電容上的紋波電流的波形為:



我們了解了脈沖波的有效電流的計算方法之后,我們知道開關電源的輸入電容承載的電流脈沖也是矩形脈沖電流

由于在上管打開的階段,輸入電流的大小即可近似的看成輸出電流的大小。所以只需要將輸出電流的波形疊加在輸入電容的波形上面,可以得到上圖中的波形。
那么按照有效電流定義,我們可以通過對電流平方在時間上的計算
為了簡便計算,我們將能量拆成紋波部分,和直流部分。
原先的直流部分,我們直接用乘法進行計算。
直流部分,我們按照近似計算的方法可以得到。
交流部分的功耗,我們按照公式計算可以得到:


所以總的電容上的有效電流為:

如果選用220uF的電容,每個能承受的有效電流為3.8A。。如果我們計算出來輸入電容的有效電流值為7A,則需要選用220uF電容2個。高分子電解電容能夠承受的有效電流值是有限的。在設計時需要充分考慮電容的承受能力。
如果沒有輸入電感,則電容的容值并不是非常重要,可以利用供電電源穩定輸入電壓值。只要前一級的電源帶負載能力夠強,應對電流突變的能力足夠大(其實也是前一級的輸出電容足夠多),則電源輸入測的電容容量并不重要。

如果有輸入電感,則輸入端的電容容值顯得重要,影響輸入電壓值跌落和輸入電壓紋波,利用充放電的電量相同可得:
Q=C*ΔU
Q=Iout*T*D
C=Iout*T*D/ΔU

『本文轉載自網絡,版權歸原作者所有,如有侵權請聯系刪除』
免费黄色视频网站