你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

網(wǎng)友分享:最有效的開關(guān)電源紋波計算方法

發(fā)布時間:2013-09-19 來源:電子元件技術(shù)網(wǎng) 責(zé)任編輯:cicy

【導(dǎo)讀】最近網(wǎng)友在電子元件技術(shù)網(wǎng)的論壇里面提出疑問,如何計算開關(guān)電源的紋波?電容的ESR對紋波或整個環(huán)路有什么影響?如何確定環(huán)路的穩(wěn)定性?大家知道紋波的計算比較復(fù)雜,那么有沒有什么更加有效的計算方法呢,現(xiàn)在讓我們來看看各位網(wǎng)友都是怎么說的吧!

對濾波效果而言,電容的ESL和ESR參數(shù)都很重要,電感會阻止電流的突變,電阻則限制了電流的變化率,這些影響對電容的充放電顯然都不利。優(yōu)質(zhì)的電容在設(shè)計及制造時都采取了必要的手段來降低ESL和ESR,故而橫向比較起來,同樣的容量濾波效果卻不同。

漏電流小,ESR小,一般都是認(rèn)為要選擇低ESR的系列,不過也與負(fù)載有關(guān),負(fù)載越大,ESR不變時,紋波電流變大,紋波電壓也變大。我們從公式上來看看,dV=C*di*dt;dv就是紋波,di是電感上電流的值,dt是持續(xù)的時間。一般的開關(guān)電源書籍都會講到怎么算紋波,大題分解為:濾波電容對電壓的積分+濾波電容的ESR+濾波電容的ESL+noise,如下圖:

網(wǎng)友分享:最有效的開關(guān)電源紋波計算方法

網(wǎng)友分享:最有效的開關(guān)電源紋波計算方法

一般對紋波的計算通常是估算

有關(guān)開關(guān)電源紋波的計算,原則上比較復(fù)雜,要將輸入的矩形波進(jìn)行傅立葉展開成各次諧波的級數(shù),計算每個諧波的衰減,再求和。最后的結(jié)果不僅與濾波電感、濾波電容有關(guān),而且與負(fù)載電阻有關(guān)。當(dāng)然,計算時是將濾波電感和濾波電容看成理想元件,若考慮電感的直流電阻以及電容的ESR,那就更復(fù)雜了。所以,通常都是估算,再留出一定余量,以滿足設(shè)計要求。對樣機(jī)需要實際測試,若不能滿足設(shè)計要求,則需要更改濾波元件參數(shù)。

以Buck電路為例,電感中電流連續(xù)和斷續(xù),開關(guān)電源的傳遞函數(shù)完全不同。電流連續(xù)時環(huán)路穩(wěn)定,電流斷續(xù)時未必穩(wěn)定。而電感中電流是否連續(xù),除與電感量等有關(guān)外,還與負(fù)載有關(guān)。更嚴(yán)重的是,電流是否連續(xù)還與占空比有關(guān),而占空比是由反饋電路控制的。不僅Buck,其它如Boost以及由基本拓?fù)溲苌鰜淼恼?、反激等也是一樣?/p>

若要求所有可能產(chǎn)生的工作狀態(tài)下都穩(wěn)定,通常要加假負(fù)載以保證Buck電路電感電流總是連續(xù)(對Buck/Boost或反激則保證不會在連續(xù)斷續(xù)之間轉(zhuǎn)變),或者把反饋環(huán)路時間常數(shù)設(shè)計得非常大(這會在很大程度上降低開關(guān)電源的響應(yīng)速度)。

對輸出電壓可調(diào)整的開關(guān)電源(例如實驗室用的0~30V輸出電源),環(huán)路穩(wěn)定的難度更大。對這類電源,往往要在開關(guān)電源之后再加一級線性調(diào)整。

電解電容的選擇很重要

在輸出端采用高頻性能好、ESR低的電容,高頻下ESR阻抗低,允許紋波電流大??梢栽诟哳l下使用,如采用普通的鋁電解電容作輸出電容,無法在高頻(100kHz以上的頻率)下工作,即使電容量也無效,因為超過10kHz時,它已成電感特性了。

【相關(guān)閱讀】
 Buck電路開關(guān)電源紋波的抑制方法
如何抑制開關(guān)電源紋波的產(chǎn)生
如何減少開關(guān)電源紋波和噪聲
 

要采購開關(guān)么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉