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100W充電器設(shè)計實例

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100W充電器設(shè)計實例

設(shè)計實例

假設(shè)主電路輸出電感L的設(shè)計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

最小負載=20%

這種充電器設(shè)計方法可假設(shè)輸出紋波電流必須不超過lload=的30%(在這個例子中l(wèi)load的峰峰值為6A)。

考慮到容許控制范圍中,在標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:

 100W充電器設(shè)計實例

式中,tp=30kHz的總周期,單位為ms;

ton=導(dǎo)通時間,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)下式來計算

 100W充電器設(shè)計實例

式中,L=所需的電感,單位為μH;

△t=導(dǎo)通時間,單位為μs;

△i=導(dǎo)通時間內(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,可以使用一個簡單的線性方程式計算。

在這個充電器設(shè)計例子中,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)值取決于以下幾個因素:變換器的類型,工作頻率,最大負載電流,最小負載電流,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,甚至在輕載時會出現(xiàn)不連續(xù)的工作狀態(tài)。

選擇L1的方法:在最小負載電流時(即經(jīng)常定義為1=的10%電流時),該電感能夠連續(xù)導(dǎo)通。

保持電感連續(xù)導(dǎo)通有兩個好處:第一,當負載變化時,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,使得電感在整個工作周期內(nèi)保持導(dǎo)通狀態(tài):第二在負載變化的范圍之,紋波電壓將保持為一個較低的值。

但是這種方法的主要缺點是電感值可能非常大,如果必須要控制負載電流下降到零值,這種方法不能使用。

第二個選擇L1的方法是常用的方法:使紋波電流有一個可以接受的峰一峰值的限制,例如,在輸人電壓的標稱值下,要求紋波電流峰峰值限制在最大負載電流的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)功率特換要求來確定。在這種變換器中,濾波元件特別是整個能量特換系統(tǒng)必須能夠承受大紋波電流。

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| 發(fā)布時間:2018.09.17    來源:充電器廠家
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