對濾波效果而言，電容的ESL和ESR參數都很重要，電感會(huì )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)的電容在設計及制造時(shí)都采取了必要的手段來(lái)降低ESL和ESR，故而橫向比較起來(lái)，同樣的容量濾波效果卻不同。
大功率直流電源輸出紋波電壓主要由幾個(gè)部分引起：
1）電容的ESR引起的；
2）電容的ESL引起的；
3）電容的充放電引起的；
4）噪聲引起的。
以Buck大功率直流電源為例來(lái)計算一下：
電容的ESR引起的紋波計算公式：
電容的ESL引起的紋波計算公式：
電容的充放電引起的紋波計算公式：
對于此條計算可能有部分人不太理解，下面我們一起來(lái)分析一下：
當△ic流過(guò)理想電容C時(shí)，在C兩端產(chǎn)生的電壓變化如下：
由上面圖（f）中最下一個(gè)電流波形可知 Buck 電路在達到平衡工作狀態(tài)時(shí)，在 Io 的上方為電容充電電流，而 Io 下方為電容放電電流，由圖形中即可知紋波積分的上限應該選擇 toff/2、下限取ton/2。
漏電流小，ESR小，一般都是認為要選擇低ESR的系列，不過(guò)也與負載有關(guān)，負載越大，ESR不變時(shí)，紋波電流變大，大功率直流電源輸出紋波電壓也變大。我們從公式上來(lái)看看，dV*C=di*dt；dv就是紋波，di是電感上電流的值，dt是持續的時(shí)間。一般的大功率直流電源書(shū)籍都會(huì )講到怎么算紋波，大體分解為：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：
一般對紋波的計算通常是估算有關(guān)大功率直流電源紋波的計算，原則上比較復雜，要將輸入的矩形波進(jìn)行傅立葉展開(kāi)成各次諧波的級數，計算每個(gè)諧波的衰減，再求和。最后的結果不僅與濾波電感、濾波電容有關(guān)，而且與負載電阻有關(guān)。當然，計算時(shí)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，那就更復雜了。所以，通常都是估算，再留出一定余量，以滿(mǎn)足設計要求。對樣機需要實(shí)際測試，若不能滿(mǎn)足設計要求，則需要更改濾波元件參數。
以Buck電路為例，電感中電流連續和斷續，大功率直流電源的傳遞函數完全不同。電流連續時(shí)環(huán)路穩定，電流斷續時(shí)未必穩定。而電感中電流是否連續，除與電感量等有關(guān)外，還與負載有關(guān)。更嚴重的是，電流是否連續還與占空比有關(guān)，而占空比是由反饋電路控制的。不僅Buck，其它如Boost以及由基本拓撲衍生出來(lái)的正激、反激等也是一樣。
若要求所有可能產(chǎn)生的工作狀態(tài)下都穩定，通常要加假負載以保證Buck電路電感電流總是連續（對Buck/Boost或反激則保證不會(huì )在連續斷續之間轉變），或者把反饋環(huán)路時(shí)間常數設計得非常大（這會(huì )在很大程度上降低大功率直流電源的響應速度）。對輸出電壓可調整的大功率直流電源（例如實(shí)驗室用的0～30V輸出電源），環(huán)路穩定的難度更大。對這類(lèi)電源，往往要在大功率直流電源之后再加一級線(xiàn)性調整。
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(wú)法在高頻（100kHz以上的頻率）下工作，即使電容量也無(wú)效，因為超過(guò)10kHz時(shí)，它已成電感特性了。
|
|
|
說(shuō)明:本頁(yè)面文章由()整理發(fā)布.文章地址： http:///hangyexinwen/550.html
|
手機掃描二維碼
