100W充電器設(shè)計(jì)實(shí)例 |
設(shè)計(jì)實(shí)例 假設(shè)主電路輸出電感L的設(shè)計(jì)要求是用于單端正激變換器和濾波器的,見圖。變換器的技術(shù)要求如下: 輸出功率=100W 輸出電壓=5V 輸出電流=20A 工作頻率=30kHz 最小負(fù)載=20% 這種充電器設(shè)計(jì)方法可假設(shè)輸出紋波電流必須不超過lload=的30%(在這個(gè)例子中l(wèi)load的峰峰值為6A)。 考慮到容許控制范圍中,在標(biāo)稱輸入下脈沖寬度應(yīng)取總周期的30%,即為10μs。 在脈寬為總周期30%的條件下,系統(tǒng)為了能夠提供5V輸出,變壓器副邊電壓將為:
式中,tp=30kHz的總周期,單位為ms; ton=導(dǎo)通時(shí)間,單位為ms; Vs=副邊電壓。 在前向?qū)ㄆ陂g內(nèi),電感L1上的電壓為副邊電壓減去輸出電壓。這里假設(shè)輸出電容C較大,而在導(dǎo)通期間其電壓變化是可以忽略不計(jì)的,那么: Vl=Vs-Vout=16.66-5=11.66V 穩(wěn)態(tài)情況下,導(dǎo)通期間的電流變化必須等于關(guān)斷期間的電流變化,在該例中為6A忽略二階量的影響,電感值可以根據(jù)下式來計(jì)算
式中,L=所需的電感,單位為μH; △t=導(dǎo)通時(shí)間,單位為μs; △i=導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)電流的變化; VL=電感電壓。 因此
L=11.66*(10/6)=19.4μH
注意:假設(shè)電感上的電壓在導(dǎo)通期間不變,而且dd也是不變的,可以使用一個(gè)簡單的線性方程式計(jì)算。 在這個(gè)充電器設(shè)計(jì)例子中,為了使得導(dǎo)通期間能夠存儲足夠的能量來維持關(guān)斷期間的輸出電流,應(yīng)該選擇大的電感。在推挽式正激變換器中,關(guān)斷時(shí)間要小得多,所以副邊電壓和電感值也較小。
選擇輸出濾波器的元件值 圖中,主電路輸出的電感L1與存儲電容C1的大小與數(shù)值取決于以下幾個(gè)因素:變換器的類型,工作頻率,最大負(fù)載電流,最小負(fù)載電流,工作周期的占空比,紋波電流,紋波電壓,瞬態(tài)響應(yīng),輸出電壓。 一般來說,應(yīng)該考慮根據(jù)該變換器的類型來對L1進(jìn)行選擇。
降壓變換器的主輸出電感的取值 一般來說,降壓變換器輸出濾波電路中的主電感L1應(yīng)盡可能小,以獲得最好的瞬態(tài)響應(yīng)及最低的成本。如用了大電感,那么充電器就不能迅速響應(yīng)負(fù)載電流的變化。反之,如果用太小的電感,那么將在輸出部件和變換電路中產(chǎn)生很大的紋波電流,這將降低電路的效率,甚至在輕載時(shí)會出現(xiàn)不連續(xù)的工作狀態(tài)。 選擇L1的方法:在最小負(fù)載電流時(shí)(即經(jīng)常定義為1=的10%電流時(shí)),該電感能夠連續(xù)導(dǎo)通。 保持電感連續(xù)導(dǎo)通有兩個(gè)好處:第一,當(dāng)負(fù)載變化時(shí),只要求控制電路的控制脈沖寬度做出很小的變化便能控制輸出電壓,使得電感在整個(gè)工作周期內(nèi)保持導(dǎo)通狀態(tài):第二在負(fù)載變化的范圍之,紋波電壓將保持為一個(gè)較低的值。 但是這種方法的主要缺點(diǎn)是電感值可能非常大,如果必須要控制負(fù)載電流下降到零值,這種方法不能使用。 第二個(gè)選擇L1的方法是常用的方法:使紋波電流有一個(gè)可以接受的峰一峰值的限制,例如,在輸人電壓的標(biāo)稱值下,要求紋波電流峰峰值限制在最大負(fù)載電流的10%~30%。 注意:在反澈變換器中,主電感L和變壓器是一體的,它的值根據(jù)功率特?fù)Q要求來確定。在這種變換器中,濾波元件特別是整個(gè)能量特?fù)Q系統(tǒng)必須能夠承受大紋波電流。
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| 發(fā)布時(shí)間:2018.09.17 來源:充電器廠家 |
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