基于仿真电路的耦合滤波电感设计

2014-10-30 11:15 来源:电子信息网 作者:兔子

在变换器多路输出中,耦合滤波电感的设计是非常重要的,滤波电路中电感的最基本作用为滤波、振荡、延迟、陷波等。我们都了解线圈电感量越大,流过越大,储存的电能也就越多。而对于多路输出的电源,通常变压器次级有多个绕组,按照不同的输出电压要求,绕组的匝数按照相应的比例来设计。但是反馈回路一般只有一个,而且通常是取功率输出最大的那一路来反馈。

因此在这里用仿真软件来表明工作原理和设计思路。可以假设一个正激电源,输出为:5V/10A、3V/20A,实际电源中反馈回路是从3.3V这路取样。每路输出的整流管都是二极管,压降为0.5V。再假设如下参数:开关频率f=50KHz;满载占空比,低压输入时为Dmax=0.4;高压输入时为Dmin=0.2。根据这些参数,我们可以计算每一路的滤波电感的数值应该为多少,假设电流的纹波为20%,根据工作原理,最大电流纹波出现在最高输入电压最大输出负载时:

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由此计算得出变压器次级5V绕组和3.3V绕组之间的匝比关系为:n=13.75/9.5=1.447。

有了这些参数,我们就可以建立一个简单的电路模型来模拟双路输出的正激变换器的次级部分了。为了简单起见,我们采用开环控制,这样的话,输出一开始会有过冲,我们可以等稳定以后再分析数据,忽略前面过冲的部分。实际电路由于有反馈环,过冲是不存在的。我们用Vpulse这么模型来模拟次级的变压器绕组输出,二极管采用MBR2540,电感和电容都是采用的理想元件,没有考虑ESR等杂散参数。建立如下电路图,模拟在最低输入电压两路都是最大输出时的状态:

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图一

然后如下参数设定时域扫描:

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图二

扫描完成后,观察输出电压:

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图三

从图上可以看出,待稳定后,输出电压是正常的,满足设计要求。此时两个电感的电流波形,注意要把电压探头删掉,换成两个电流探头,分别放在两个电感输入端,同时把波形图的横坐标展开,观察9.9ms到10ms这部分:

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图四

从电感电流波形可以看出,两路输出的电感电流都是处于连续模式。

现在假设3.3V输出的负载不变,5V输出的这路输出电流降低,输出电流从10A降到了0.25A,因为实际电源的反馈是取自3.3V输出的。那么由于3.3V这路的输出没有改变。所以电路的工作占空比没有发生变化,那么这时候测试一下会发生什么。首先修改5V的输出负载电阻为20欧。

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图五

(编者按:本文为电源网论坛网友“乞力马扎罗的雪”原创分享,本文观点仅代表个人。)

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滤波 电感

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