推挽式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算.doc

储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算，与图的串联式开关电源中储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算方法很相似。根据图和图，我们把整流输出电压和滤波电路的电压、电流画出如图，以便用来计算推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容的参数。 ? 图）是整流输出电压的波形图。实线表示控制开关接通时，推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈绕组输出电压经整流后的波形；虚线表示控制开关接通时，推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈绕组输出电压经整流后的波形。表示整流输出峰值电压（正激输出电压），表示整流输出最低电压（反激输出电压），表示整流输出电压的平均值。 图）是滤波电容器两端电压的波形图，或滤波电路输出电压的波形图。表示输出电压，或滤波电容器两端电压的平均值；Δ表示电容充电电压增量，Δ等于输出电压纹波。 ．推挽式变压器开关电源储能滤波电感参数的计算 在图中，当控制开关接通时，输入电压通过控制开关加到开关变压器线圈绕组的两端，在控制开关接通期间，开关变压器线圈绕组输出一个幅度为（半波平均值）的正激电压，然后加到储能滤波电感和储能滤波电容组成的滤波电路上，在此期间储能滤波电感两端的电压为： – —— 接通期间 （）式中：为输入电压，为直流输出电压，即：为滤波电容两端电压的平均值。 在此顺便说明：由于电容两端的电压变化增量Δ相对于输出电压来说非常小，为了简单，我们这里把当成常量来处理。对（）式进行积分得：??式中（）为初始电流（ 时刻流过电感的电流），即：控制开关刚接通瞬间，流过电感的电流，或称流过电感的初始电流。从图中可以看出（） 。 当控制开关由接通期间突然转换到关断期间的瞬间，流过电感的电流达到最大值：??（）和（）式就是计算推挽式变压器开关电源输出电压的表达式。式中，为推挽式变压器开关电源输出电压，为推挽式变压器开关电源输入电压，为推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈绕组的正激输出电压，为推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈绕组的反激输出电压，为开关电源次级线圈绕组与初级线圈绕组或绕组的匝数比。 根据上面分析结果，（）式可以写为：??由（）式可知，当控制开关、的占空比均为时，与基本相等，由此我们也可以认为与基本相等。 由于，当控制开关、的占空比均为时，（）式和（）式的计算结果为。因此，当控制开关、的占空比均为时，推挽式变压器开关电源经整流后输出的电压波形基本上是纯直流，没有交流成分，输出电压等于最大值，因此，可以不需要储能电感滤波。 但是，如果要求输出电压可调，推挽式变压器开关电源的两个控制开关、的占空比必须要小于；因为推挽式变压器开关电源正反激两种状态都有电压输出，所以在同样输出电压（平均值）的情况下，两个控制开关、的占空比相当于要小一倍。由此可知，当要求输出电压可调范围为最大时，占空比最好取值为。 当两个控制开关、的占空比取值均为时， ，由此我们也可以认为等于。把上面已知条件代入（）式，可求得：??(）、（）、（）式就是计算推挽式变压器开关电源储能滤波电感和滤波输出电压的表达式（为时）。式中为推挽式变压器开关电源输出电压，为推挽式变压器开关电源输入电压，为控制开关的工作周期，为控制开关的工作频率，为开关电源次级线圈绕组与初级线圈绕组或绕组的匝数比。 同理，（）、（）、（）式的计算结果，只给出了计算推挽式变压器开关电源储能滤波电感的中间值，或平均值，对于极端情况可以在平均值的计算结果上再乘以一个大于的系数。 由图可以看出，在两个控制开关的占空比分别等于的情况下，电容器充、放电的电荷以及充、放电的时间和正、负电压纹波值均应该相等，并且电容器充电流的平均值也正好等于流过负载的电流与流过储能电感最小电流的差。因此，电容器充时，电容器存储的电荷Δ为：??（）式和（）式，就是计算输出电压可调的推挽式变压器开关电源储能滤波电容的公式（ 时）。式中：是流过负载的电流，为控制开关和的工作周期，Δ为输出电压的波纹电压。波纹电压Δ一般都取峰峰值，所以波纹电压正好等于电容器充电或放电时的电压增量，即：Δ Δ 。 同理，（）式和（）式的计算结果，只给出了计算输出电压可调的推挽式变压器开关电源储能滤波电容的中间值，或平均值，即控制开关工作于占空比为时的情况，对于极端情况可以在平均值的计算结果上再乘以一个大于的系数。 由（）式和（）式可见，输出电压可调的推挽式变压器开关电源的储能滤波电容与串联式开关电源的储能滤波电容相比，在数值上小了很多，这是因为推挽式变压器开关电源采用全波整流或桥式整流输出，相当于占空比和工作频率都提高了一倍的缘故。占空比提高，可使流过储能滤波电感的电流不会出现断流；工作频率提高，可使储能滤波电容的充、放电时间缩短，即滤波器的时间常数可以减小。