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降壓式DCDC變換器的制作 （作者未知）　2009/5/5 （接上頁）入電壓Ui。這就是降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo和輸入電壓Ui之間的關(guān)系式。占空比D為: &nbs 　　 p; (3-11) 　　 3.3重要參數(shù)的計算 　　 1．輸出電壓紋波△Uo的計算 　　 由于輸出濾波電容C兩端的電壓實際上就等于開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo。那么該濾波電容C兩端電壓的變化量實際上就是我們所要計算的開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電壓紋波值△Uo。從圖2-2-1所示的電容兩端的電壓Uc(即輸出電壓Uo)的波形圖可以看出，在功率開關(guān)V導通期間(t=tO～t1)的Ton／2～Ton的時間內(nèi)，濾波電容C開始充電，充至與輸入電壓Ui相等的值時，功率開關(guān)V截止，濾波電容C這段時間內(nèi)充電電壓的變化量應為△Uo1；從t1時刻功率開關(guān)V開始截止直到時間Toff／2這段時間內(nèi)功率開關(guān)V一直處于截止狀態(tài)，并且這段時間內(nèi)儲能電感L要承擔一邊向負載提供能量，一邊向濾波電容C充電的任務。濾波電容C不斷被充電，兩端電壓不斷在上升，最后達到電壓最大值。設這段時間內(nèi)濾波電容C兩端的電壓變化量為△Uo2，那么就有: 　　 (3-12) 　　 (1)△Uo1的計算。從圖2-2-1(b)所示的Ic、Il和Uc(Uo)的波形中可以看出，設t=t0時，功率開關(guān)v開始導通，濾波電容C的放電電流開始減小，在經(jīng)過Ton／2時間之后，放電電流等于零，此時濾波電容C兩端的電壓具有最小值。然后濾波電容C開始充電，濾波電容C兩端的電壓Uc開始上升。當濾波電容C的充電過程持續(xù)Ton(Ton1=t3-tO)時間后，功率開關(guān)v開始截止。在這段時間內(nèi)，濾波電容C兩端電壓的變化值△Uo1取決于濾波電容器C的充電電流Ic和充電時間(Ton／2～Ton)，故△Uol為(3-13) 　　 從圖2-2-1(a)中可以得到：Il=Ic+Io，而Ic=Il+Ilo，且有 　　 所以就有 　　 (3-14) 　　 由于流過儲能電感L的平均電流值就等于負載電阻Rl上流過的電流Io，因此就有 　　 (3-15) 　　 把Ilmin的表達式(3-6)和Io的表達式(3-15)都代入式(3-14)中，就可以得到電容器的充電電流Ic的計算公式為 　　 (3-16) 　　 然后把式(3-16)代入式(3-13)中便可以求得△Uol為: 　　 (3-17) 　　 (2)△ Uo2的計算�！鱑o2也就是濾波電容C從原有的電壓Uo繼續(xù)向上充電，經(jīng)過Ton／2時間后，濾波電容C上的電壓充到最大值。也就是說，在功率開關(guān)V截止的一半時間內(nèi)，濾波電容C上的增量△Uo2為: 　　 (3-18) 　　 在功率開關(guān)V截止期間，即Toff(t2-t1)期間，負載Rl所需的能量由儲能電感L通過續(xù)流二極管VD供給，因此可以得到方程： 　　 (3-19) 　　 由此可以得 到 (3-20) 將式(3-20)代入lc=Il+Io中就可以得到功率開關(guān)V在截止期間內(nèi)濾波電容C中的電流的表達式為 　　 (3-21) 　　 同理，把式(3-2)和式(3-15)分別代入式(3-21)中，消去(Il max-Io)后得到 　　 (3-22) 　　 最后將式(3-22)代人式(3- 18)中就可以算出△Uo2為 　　 (3-23) 　　 (3)輸出電壓紋波△Uo的計算。將式(3-17)和式(3-23)代人式(3-12)中，我們就可以計算出濾波電容C兩端電壓的波動值為 　　 (3-24) 　　 (3-25) 　　 從式(3-24)和式(3-25)中我們可以看出，要降低開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出電壓紋波值，增大儲能電感L和濾波電容C的參數(shù)值就可以起到顯著的效果。此外，降低功率開關(guān)v的工作周期時間(即提高功率開關(guān)V的工作頻率F)也能收到同樣的效果。當然，在降低開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出紋波電壓的過程中，要利弊兼顧，要綜合考慮性能價格比。不是把輸出紋波電壓降得越低越好，既應該考慮所設計的開關(guān)穩(wěn)壓電源的使用環(huán)境、輸入條件和輸出要求；還應該考慮降低輸出紋波電壓以后，開關(guān)穩(wěn)壓電源的造價、體積和重量都要相應地增加和增大。在綜合考慮各種因素和條件的基礎上選擇最佳值。 　　 (4)上面所計算出來的△Uo只是降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源電路輸出紋波電壓中由于開關(guān)頻率所引起的輸出紋波電壓值，但是實際上真正的輸出紋波電壓除了以上所計算的那兩部分以外，還應該包括電網(wǎng)工頻紋波電壓和高頻功率轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的寄生紋波電壓，如圖1-9所示。圖中，T1是電網(wǎng)工頻紋波電壓的半周期時間 (一般為電網(wǎng)工頻電壓的半周期時問)，T2是高頻功率轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的寄生紋波電壓的周期時間(一般為功率開關(guān)的周期時間) 　　 圖3-2-1 開關(guān)穩(wěn)壓電源（未完，下一頁） 　　 頁碼選擇：1　2　3　4　5　6　7　8　9　10　11　12

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