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开关电源输出纹波电压的理论计算值详解
计算积分得到 由于 则 漏电流小,ESR 小,一般都是认为要选择低 ESR 的系列,不过也与负载 有关,负载越大,ESR 不变时,纹波电流变大,纹波电压也变大。我们从公 式上来看看,dV*C=di*dt;dv 就是纹波,di 是电感上电流的值,dt 是持续的 时间。一般的开关电源书籍都会讲到怎幺算纹波,大题分解为:滤波电容对 电压的积分+滤波电容的 ESR+滤波电容的 ESL+noise,如下图: 一般对纹波的计算通常是估算 有关开关电源纹波的计算,原则上比较复 杂,要将输入的矩形波进行傅立叶展开成各次与滤波电感、滤波电容有关,而且与负载电 阻有关。当然,计算时是将滤波电感和滤波电容看成理想元件,若考虑电感 的直流电阻以及电容的 ESR,那就更复杂了。所以,通常都是估算,再留出 一定余量,以满足设计要求。对样机需要实际测试,若不能满足设计要求, 则需要更改滤波元件参数。 以 Buck 电路为例,电感中电流连续和断续,开关电源的传递函数完全不
同。电流连续时环路稳定,电流断续时未必稳定。而电感中电流是否连续, 除与电感量等有关外,还与负载有关。更严重的是,电流是否连续还与占空 比有关,而占空比是由反馈电路控制的。不仅 Buck,其它如 Boost 以及由基 本拓扑衍生出来的正激、反激等也是一样。 若要求所有可能产生的工作状态下都稳定,通常要加假负载以保证 Buck 电路电感电流总是连续(对 Buck/Boost 或反激则保证不会在连续断续之间转变), 或者把反馈环路时间常数设计得非常大(这会在很大程度上降低开关电源的响 应速度)。对输出电压可调整的开关电源(例如实验室用的 0~30V 输出电源), 环路稳定的难度更大。对这类电源,往往要在开关电源之后再加一级线性调 整。 电解电容的选择很重要 在输出端采用高频性能好、ESR 低的电容,高频下 ESR 阻抗低,允许纹 波电流大。可以在高频下使用,如采用普通的铝电解电容作输出电容,无法 在高频(100kHz 以上的频率)下工作,即使电容量也无效,因为超过 10kHz 时,它已成电感特性了。
2、电容的 ESL 引起的 3、电容的充放电引起的 4、噪声引起的 以 Buck 开关电源为例来计算一下: 电容的 ESR 引起的纹波计算公式 电容的 ESL 引起的纹波计算公式 电容的充放电引起的纹波计算公式 对于此条计算可能有部分人不太理解,下面我们一起来分析一下: 当△ic 流过理想电容 C 时,在 C 两端产生的电压变化如下 由上面图(f)中最下一个电流波形可知 Buck 电路在达到平衡工作状态 时, 在 Io 的上方为电容充电电流, 而 Io 下方为电容放电电流, 由图形中即 可知纹波积分的上限应该选择.toff/2、下限取 ton/2.
开关电源输出纹波电压的理论计算值详解
开关电源输出纹波电压首先要有理论计算值...... 对滤波效果而言,电容的 ESL 和 ESR 参数都很重要,电感会阻止电流的 突变,电阻则限制了电流的变化率,这些影响对电容的充放电显然都不利。 优质的电容在设计及制造时都采取了必要的手段来降低 ESL 和 ESR,故而横 向比较起来,同样的容量滤波效果却不同。 纹波电压主要由几个部分引起 1、电容的 ESR 引起的