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

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

串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓Uo與控制開(kāi)關(guān)的占空比D有關(guān)，還與儲(chǔ)能電感L的大小有關(guān)，因?yàn)閮?chǔ)能電感L決定電流的上升率（di/dt），即輸出電流的大小。因此，正確選擇儲(chǔ)能電感的參數(shù)相當(dāng)重要。

串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源最好工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)，或連續(xù)電流狀態(tài)。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)，濾波輸出電壓Uo正好是濾波輸入電壓uo的平均值Ua，此時(shí)，開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整率為最好，且輸出電壓Uo的紋波也不大。因此，我們可以從臨界連續(xù)電流狀態(tài)著手進(jìn)行分析。我們先看（1-6）式：

iLm =(Ui-Uo)/L *Ton + i(0) —— K關(guān)斷前瞬間 （1-6）

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)，即D = 0.5時(shí)，i(0) = 0，iLm = 2 Io，因此，（1-6）式可以改寫(xiě)為：

2Io = Uo/2L *T —— K關(guān)斷前瞬間 （1-12）
式中Io為流過(guò)負(fù)載的電流（平均電流），當(dāng)D = 0.5時(shí)，其大小正好等于流過(guò)儲(chǔ)能電感L最大電流iLm的二分之一；T為開(kāi)關(guān)電源的工作周期，T正好等于2倍Ton。
由此求得：
L = Uo/4Io *T —— D = 0.5時(shí) （1-13）
或：
L >Uo/4Io *T =Ui/2Io*T —— D = 0.5時(shí) （1-14）

（1-13）和（1-14）式，就是計(jì)算串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感L的公式（D = 0.5時(shí)）。（1-13）和（1-14）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)能濾波電感L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)。
如果增大儲(chǔ)能濾波電感L的電感量，濾波輸出電壓Uo將小于濾波輸入電壓uo的平均值Ua，因此，在保證濾波輸出電壓Uo為一定值的情況下，勢(shì)必要增大控制開(kāi)關(guān)K的占空比D，以保持輸出電壓Uo的穩(wěn)定；而控制開(kāi)關(guān)K的占空比D增大，又將會(huì)使流過(guò)儲(chǔ)能濾波電感L的電流iL不連續(xù)的時(shí)間縮短，或由電流不連續(xù)變成電流連續(xù)，從而使輸出電壓Uo的電壓紋波ΔUP-P進(jìn)一步會(huì)減小，輸出電壓更穩(wěn)定。
如果儲(chǔ)能濾波電感L的值小于（1-13）式的值，串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源濾波輸出的電壓Uo將大于濾波輸入電壓uo的平均值Ua，在保證濾波輸出電壓Uo為一定值的情況下，勢(shì)必要減小控制開(kāi)關(guān)K的占空比D，以保持輸出電壓Uo的值不變；控制開(kāi)關(guān)K的占空比D減小，將會(huì)使流過(guò)濾波電感L的電流iL出現(xiàn)不連續(xù)，從而使輸出電壓Uo的電壓紋波ΔUP-P增大，造成輸出電壓不穩(wěn)定。
由此可知，調(diào)整串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源濾波輸出電壓Uo的大小，實(shí)際上就是同時(shí)調(diào)整流過(guò)濾波電感L和控制開(kāi)關(guān)K占空比D的大小。
由圖1-4可以看出：當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K的占空比D小于0.5時(shí)，流過(guò)濾波電感L的電流iL出現(xiàn)不連續(xù)，輸出電流Io小于流過(guò)濾波電感L最大電流iLm的二分之一，濾波輸出電壓Uo的電壓紋波ΔUP-P將顯著增大。因此，串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源最好不要工作于圖1-4的電流不連續(xù)狀態(tài)，而最好工作于圖1-3和圖1-5表示的臨界連續(xù)電流和連續(xù)電流狀態(tài)。
串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)，輸出電壓Uo等于輸入電壓Ui的二分之一，等于濾波輸入電壓uo的平均值Ua；且輸出電流Io也等于流過(guò)濾波電感L最大電流iLm的二分之一。
串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源工作于連續(xù)電流狀態(tài)，輸出電壓Uo大于輸入電壓Ui的二分之一，大于濾波輸入電壓uo的平均值Ua；且輸出電流Io也大于流過(guò)濾波電感L最大電流iLm的二分之一。