串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算

串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算我們同樣從流過(guò)儲(chǔ)能電感的電流為臨界連續(xù)電流狀態(tài)著手，對(duì)儲(chǔ)能濾波電容C的充、放電過(guò)程進(jìn)行分析，然后再對(duì)儲(chǔ)能濾波電容C的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。圖1-6是串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時(shí)，串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源電路中各點(diǎn)電壓和電流的波形。圖1-6中，Ui為電源的輸入電壓，uo為控制開(kāi)關(guān)K的輸出電壓，Uo為電源濾波輸出電壓，iL為流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感電流，Io為流過(guò)負(fù)載的電流。圖l-6-a）是控制開(kāi)關(guān)K輸出電壓的波形；圖l-6-b）是儲(chǔ)能濾波電容C的充、放電曲線(xiàn)圖；圖l-6-c）是流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感電流iL的波形。當(dāng)串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時(shí)，控制開(kāi)關(guān)K的占空比D等于0.5，流過(guò)負(fù)載的電流Io等于流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感最大電流iLm的二分之一。lJil0lo圖M]|ZUlJil0lo圖M]|ZUb)---du0Y- l V i X 1TonIToffITonIToffITonI在Ton期間，控制開(kāi)關(guān)K接通，輸入電壓Ui通過(guò)控制開(kāi)關(guān)K輸出電壓uo，在輸出電壓uo的作用下，流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流開(kāi)始增大。當(dāng)作用時(shí)間t大于二分之一Ton的時(shí)候，流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL開(kāi)始大于流過(guò)負(fù)載的電流Io，所以流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL有一部分開(kāi)始對(duì)儲(chǔ)能濾波電容C進(jìn)行充電，儲(chǔ)能濾波電容C的兩端電壓開(kāi)始上升。當(dāng)作用時(shí)間t等于Ton的時(shí)候，流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL為最大，但儲(chǔ)能濾波電容C的兩端電壓并沒(méi)有達(dá)到最大值，此時(shí)，儲(chǔ)能濾波電容C的兩端電壓還在繼續(xù)上升，因?yàn)?，流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL還大于流過(guò)負(fù)載的電流Io；當(dāng)作用時(shí)間t等于二分之一Toff的時(shí)候，流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL正好等于負(fù)載電流Io,儲(chǔ)能濾波電容C的兩端電壓達(dá)到最大值，電容停止充電，并開(kāi)始從充電轉(zhuǎn)為放電。

可以證明，儲(chǔ)能濾波電容進(jìn)行充電時(shí)，電容兩端的電壓是按正弦曲線(xiàn)的速率變化，而儲(chǔ)能濾波電容進(jìn)行放電時(shí)，電容兩端的電壓是按指數(shù)曲線(xiàn)的速率變化，這一點(diǎn)后面還要詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參考后面圖1-23、圖1-24圖1-25的詳細(xì)分析。0Upb)0D圖0Upb)0D圖1?23

圖1-6中，電容兩端的充放電曲線(xiàn)是有意把它的曲率放大了的，實(shí)際上它們的變化曲率并沒(méi)有那么大。因?yàn)閮?chǔ)能濾波電感L和儲(chǔ)能濾波電容構(gòu)成的時(shí)間常數(shù)相對(duì)于控制開(kāi)關(guān)的接通或關(guān)斷時(shí)間來(lái)說(shuō)非常大（正弦曲線(xiàn)的周期：AQ=AQ=IoxTon=十丁D=0.5時(shí)電容器充電的電壓増量2AUc為:2auc=電容器充電的電壓増量2AUc為:2auc=9D=0.5時(shí)由此求得:或:D=0.5時(shí)或:D=0.5時(shí)0-17)D=0.5時(shí)電源網(wǎng)(1-間（1-17）和（1-18）式，就是計(jì)算串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的公式（D=0.5時(shí)）。式中：Io是流過(guò)負(fù)載的電流，T為控制開(kāi)關(guān)K的工作周期，△UP-P為輸出電壓的波紋。電壓波紋△UP-P—般都取峰-峰值，所以電壓波紋正好等于電容器充電或放電時(shí)的電壓增量，即：△UP-P=2AUc。順便說(shuō)明，由于人們習(xí)慣上都是以輸出電壓的平均值為水平線(xiàn)，把電壓紋波分成正負(fù)兩部分，所以這里遵照習(xí)慣也把電容器充電或放電時(shí)的電壓增量分成兩部分，即：2AUc。同理，（1-17）和（1-18）式的計(jì)算結(jié)果，只給出了計(jì)算串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容C的中間值，或平均值，對(duì)于極端情況可以在平均值的計(jì)算結(jié)果上再乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。當(dāng)儲(chǔ)能濾波電容的值小于（1-17）式的值時(shí)，串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源濾波輸出電壓Uo的電壓紋波△UP-P會(huì)增大,并且當(dāng)開(kāi)關(guān)K工作的占空比D小于0.5時(shí)，由于流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL出現(xiàn)不連續(xù)，電容器放電的