關(guān)于開關(guān)電源輸出濾波電感的電磁能平衡問題分析

1、關(guān)于開關(guān)電源輸出濾波電感的電磁能平衡問題分析 兼論輸出濾波電感不是大了就好 黃永富 (石家莊騰飛磁材（北京）經(jīng)銷部，北京  100016） 摘要：電感量過大時，其工作狀態(tài)，并不比電感量小時好。通過電磁能平衡關(guān)系進(jìn)行了分析。 關(guān)鍵詞：電磁能；臨界值；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 be

2、tter than that of the smaller.The analysis is based on the balance relationship of electromagnetic energy. Keywords:Electromagnetic energy; Critical value; Balance 開關(guān)電源的輸出濾波電感，也稱為平滑扼流圈。它的作用，主要是將整流后的電流進(jìn)行展平，以得到較穩(wěn)定的輸出和平滑的波形。為了取得更好的效果，是否可以取較大的電感值呢？答案并非如此，取值過大時，反而會引起其它方面的不良影響。     在參考文獻(xiàn)1一書

3、中，作者在他試制一臺500W半橋式開關(guān)電源時，就遇到了這樣的情況。     由于輸出電流較大，因此采用分流的辦法，用了兩只外徑為40mm的MPP磁粉芯。（文獻(xiàn)1第161頁）     開始繞了24匝，即N=24，L=58H。當(dāng)Io=1530A（平均每只IL=7.515A）時，高壓開關(guān)脈沖波形發(fā)生嚴(yán)重的自激抖動，高頻振蕩明顯加劇，強烈的尖刺干擾從副邊反射到原邊電路，甚至在電網(wǎng)輸入線和20V輔助電源線上，都疊加了幅度高達(dá)56V的高頻噪聲干擾，并且在控制模塊SG3525A的兩輸出端和高壓開關(guān)管中點上脈沖都明顯可見。   &

4、#160; 接著將匝數(shù)減少10匝，即N=14，L=20.6H。Io=2025A（平均每只IL=1012.5A），開始穩(wěn)定了。Io=30A（平均每只IL=15A）時，高壓脈沖波形后沿仍有抖動。     最后，匝數(shù)減少到只有810匝，L=10.1H。Io=30A（平均每只IL=15A）時也能穩(wěn)定工作了。     現(xiàn)在，對以上情況作一下簡要分析。     根據(jù)作者在該書后面（文獻(xiàn)1第234頁）關(guān)于輸出濾波電感的計算公式     L=(ViVo)ton/(2Iomin) &

5、#160;  （1）     而Iomin一般取Io的(510)，單只磁芯IL=15A的10為1.5A。     開關(guān)頻率fsw=80kHz。即T=12.5s。Vi=18V，Vo=15V。     ton=(Vo/Vi)×(T/2)    (2)     ton=(15/18)×(12.5/2)=5.2s     L=(1815)×5.2/(2×1.5)=5.2H。

6、    這就告訴我們，電感量的最小值為5.2H，或者說臨界電感值為5.2H。下面根據(jù)伏安（微）秒平衡的原理，來分析上述情況。     磁能量W為     W=(1/2)LI2(VAs)or(VAs)（3）     電能功率P為     P=(1/2)LI2fsw（VA）    （4）     公式轉(zhuǎn)換后為     P/fsw=(1/2)LI2 圖1 

7、; 電原理圖     將P用VI替代，1/fsw用T替代，得以下關(guān)系式        VIT=LI2/2      (5)     對照圖1可知，V=Vi=18V，I=IL=15A。就有     VIT=18×15×12.5=270×12.5=3375VAs。     當(dāng)N=24，Lo=58H，15A時實際電感值取60，L15=58

8、15;0.6=35H。     當(dāng)N=14，Lo=20.6H，15A時實際電感值取80，L15=20.6×0.8=16.5H。     當(dāng)N=10，Lo=10.6H，15A時實際電感值取95，L15=10.6×0.95=10.1H。     分別得到各組磁能為     WN=24=0.5×35×152=3937.5VAs（6）     WN=14=0.5×16.5×152=1856.25VAs（7）     WN=10=0.5×10.1×152=1136.25VAs（8）     前面計算的磁能為3375VAs，實際上在占空比等于0.5時，還要折半就只有1687.5VAs了。     顯然，這點磁能1687.5VAs無法滿足式（6）和（7）這兩種情況。只有在式（8）時磁電能完全滿足要求，因此才能穩(wěn)定地工作。     比較理想的情況是，電感值能隨著輸出電流變化而變化。起始電感值，要根據(jù)磁芯飽和曲線來確定為臨界電感值的1