开关电源中输出滤波电感的设计计算

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1、开关电源中输出滤波电感的设计计算（图一） （ 图二） （图三）开关电源次级线圈上的输出电压 Uo 是脉冲状态（图一），要使脉冲方波变成可供电路使用的直流电，还需要对它进行平滑处理，常用的平滑电路由整流二极管、滤波电容、滤波电感构成。（图二）. 平滑处理原理（图二）中电感 L 在电路中既有储能作用，且对交流成分呈高阻抗，能阻止交流成分通过。电容 C1C4 对交流信号呈低阻抗，允许交流成分通过，而对直流呈高阻抗，而阻止直流通过。感抗： XL=2fL电感对高频成分呈高阻抗，感抗越大，对高频信号的电抗电压越大，阻止高频成分通过的能力越强。容抗：XC=1/2fC电容对直流呈高阻抗，能阻止直流通过，对交流

2、成分呈低阻抗，容抗越小，交流成分就越容易通过。（图二）中 LC 的乘积越大对高频成分的平滑作用越好。为求得最佳电感量，可按下节进行设计计算。. 开关稳压电源输出的纹波噪声平滑滤波后开关电源输出波形（图三），不难看出，经过(图二) 电路平滑后的直流输出中包含了一定的纹波噪声。它分两部分：纹波：与初级输入工频频率和开关频率同步的波形即为纹波。噪声：在纹波上的针状毛刺就是噪声。两类波合在一起称为：纹波噪声。输出平滑处理电路中电感 L 的设计计算电感 L 的计算有如下一些公式：流过电感 L 的纹波电流Il 为输出电流 Io 的 2%5%,即：Il= （0.020.05）Io Il=Ton max(Um

3、in-Vf-Vo)/L L= DTonmax(Umin-Vf-Vo)/ Il Uo min= T(Vo max+Vf+Vl)/D D=Tonmax /T 计算实例输出电压 Vo=5V 10%输出电流 Io=开关频率 F=200KHz占空比 D=0.42次级线圈上的最小电压：开关周期： T=1/F=1/200103=5s 最大导通时间： Ton max=TD=50.42=2.1S 输出最大直流电压： Vo max=510%=5.5 V次级线圈上的最小电压： Umin=5（5.5+0.2+0.4 ）/2.1=14.5V在一般情况下，滤波电感中通过的电流Il 的值是 Io 的 2%5%本例取 5%根

4、据式LIl= Ton max(Umin -Vf-Vomax)/ Il=2.1( 14.5-0.4-5.5)/1=18.06H取整 L=18H 通过的电流为 20A。当 Io1A 时，可采用非晶合金磁性材料制成的磁珠，套在整流管的输出端引线上，形成电感，而电流大于 1A 时，则应选用磁芯或磁环绕制。为减少电感直流电阻、降低损耗、减少电感发热，绕制滤波电感用的漆包线的电流密度 J 应按较小值。本例 J=4A/mm2，即漆包线线裸线直径 d=204=5.0mm2本例滤波电感导线粗，选用 D=50mm 的 MOX 磁环，每匝大约对应 3H，但因磁环性能的差异，绕制时要由测试数据来确定电感量。注：滤波电感压降 Vl=0.2 V 由设计师确定，为减小电感损耗，滤波电感上的电压降应小于 0.5V，本例取 0.2V。