【干货】最有效的开关电源纹波计算方法

分享到:

最有效的开关电源纹波计算方

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。

1

2

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谐波的级数,计算每个谐波的衰减,再求和。最后的结果不仅与滤波电感、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。

 

继续阅读
分享开关电源实现电压控制及内部结构经验

开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新。目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。下面就随电源管理小编一起来了解一下相关内容吧。

两种开关电源110V/220V如何切换?

开关电源的输入端均选用如图所示的输入电路。

波形干扰是如何产生的?

很多工程师在使用示波器测量开关电源输出信号时,会发现两个测量通道之间存在互相干扰的情况。这个干扰是否来自于通道之间呢?我们实测来验证一下。

【原创】TOP223开关电源实际应用

为了制作一款功率足够,性能优良的开关电源,经过查阅资料,PI公司的TOP223芯片以及其应用电路成为了我们的主要选择对象。

600V大功率潜艇开关电源的如何设计?

为了解决潜艇电力推进系统蓄电池电压低,供电难的问题,设计了一套单个电源的额定功率为5 kW的大功率升压电源。分析了全桥变换器的工作原理和控制方式,设计隔直电容解决了全桥变换器在实际应用中的技术难题,并设计IGBT缓冲电路实现了高频的大功率开关电源。给出了高频变压器的设计过程。实际应用证明电源电压稳定性好、变换效率高、均流效果好。