鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1039次 | 2020年05月23日
開關(guān)電源電路中拓?fù)潆姼械腟aber仿真輔助設(shè)計(jì)
一、（輸入輸出）濾波網(wǎng)絡(luò)在電路中的地位
拓?fù)潆姼校ㄗ儔浩鳎┦峭負(fù)湫枰瑸V波電感是紋波需要，只有當(dāng)拓?fù)潆姼胁蛔阋詽M足紋波要求時，才使用濾波電感（增加LC濾波網(wǎng)絡(luò)）。
這意味著：
1、如果拓?fù)潆姼袧M足紋波要求，可以不要濾波電路。
2、當(dāng)拓?fù)潆姼胁荒軡M足紋波要求時，才另外單獨(dú)考慮濾波電路。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
3、拓?fù)潆姼械闹饕蝿?wù)是應(yīng)對拓?fù)湫枰哪芰哭D(zhuǎn)移，而不是應(yīng)對紋波的。
4、濾波電路的唯一任務(wù)就是濾波，不干別的。
二、濾波網(wǎng)絡(luò)與拓?fù)涞年P(guān)系
所有電壓型拓?fù)淇偪梢赃@樣表達(dá)：
其中，輸入電容Cin、輸出電容Cout都的拓?fù)湓试S的，甚至是拓?fù)浔仨毜摹?/p>
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
同時，Cin、Cout也可以理解為拓?fù)浔旧淼?、自帶的濾波電路。
這里，虛線內(nèi)的濾波網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在是一個電容，也就是二端濾波網(wǎng)絡(luò)，但是它也可以是三端甚至四端網(wǎng)絡(luò)。
注意：圖中沒有任何電感，拓?fù)涞碾姼校ɑ蛘咦儔浩鳎┰谕負(fù)淠K內(nèi)沒有畫出來。三、輸出濾波網(wǎng)絡(luò)
對于大多數(shù)電壓型拓?fù)涠?，輸出端總有一個電容Cout，而且這個電容就是濾波的意思。
一般情況下，我們總可以通過調(diào)整Cout的大小滿足任何需要的紋波要求。
然而在某些情況下，我們無法通過調(diào)整Cout的大小獲得需要的輸出紋波，比如：
1、滿足需要的紋波時，需要的Cout太大，成本和體積不允許。
2、在接近短路運(yùn)行時（比如電焊機(jī)或者點(diǎn)焊機(jī)），普通電容的電流指標(biāo)不能滿足要求。
3、某些應(yīng)用不允許太大的Cout存在，比如逆變系統(tǒng)，太大的Cout將導(dǎo)致控制的困難。
4、出于可靠性的考慮，在輸出端不使用電解電容。
5、高精度電源，由于電容ESR的存在，始終達(dá)不到要求的輸出紋波指標(biāo)。
怎么辦呢？
其實(shí)很簡單：
1、找出能夠接受的電容
2、把這個電容一分為二
3、中間放一個適當(dāng)?shù)碾姼?/p>
4、調(diào)整這個電感直到滿足輸出紋波的要求。
幾點(diǎn)說明：
1、一般電源都是輸出有功功率，即阻性負(fù)載，這時我們直接取Co1=Co2濾波效果最好。
2、即使負(fù)載有部分感性成分，因?yàn)橐话鉉o2都比較大，其容抗足以應(yīng)付較大的感性負(fù)載沖擊，一般不必考慮加大Co2.
3、容性負(fù)載（比如電解電源和充電電源）時，可考慮減小Co2（即突出Co1），大幅度減小也沒有關(guān)系。
4、電焊電源可以（應(yīng)該）取消Co2.
5、諧振負(fù)載（比如超聲波電源、感應(yīng)加熱電源）慎用此法。
6、濾波就是濾波，別和拓?fù)淅锩娴碾姼袛囋谝黄穑挥羞@樣才能達(dá)到最好的效果。
7、除特殊情況外，不建議使用兩極或多級LC濾波，在總電容量和總用銅用磁量相當(dāng)?shù)那闆r下，單級濾波紋波效果最好，也不會產(chǎn)生駐波干擾。四、設(shè)計(jì)舉例（典型）輸出濾波
將就上一貼的50KHz、100W（120W）反激電源為例，當(dāng)前紋波指標(biāo)為30mV.
現(xiàn)在要求達(dá)到2mV的紋波精度。
方法一：加大輸出濾波電容：
將現(xiàn)用濾波電容C2的2200uF增加15倍，即33mF，輸出紋波則對應(yīng)降低15倍（沒考慮ESR），即等于2mV.
如果覺得33mF25V的海量電解不好找，或者不合算，那么：
方法二：增加一級LC濾波：
當(dāng)Co1=Co2=470uF時，配合一個5A1.3uH的電感，輸出（與PWM同頻的）紋波即可下降到1.6mV以下?；蛘撸?/p>
當(dāng)Co1=Co2=330uF時，配合一個5A2.2uH的電感，輸出紋波即可下降到2.0mV左右?？梢姡词乖黾右稽c(diǎn)點(diǎn)LC濾波。對輸出紋波、成本、體積的改善都是非常顯著的。
再來看這個濾波電感的工況：
電流的直流成分5.0A，交流成分0.1A左右，大約只占2%.
也就是說，這個電感基本上就是個直流偏電感，交流成分甚微。這意味著可以不必使用高級材料，也不考慮集膚效應(yīng)，用普通鐵粉芯磁環(huán)單股繞制即可。
下面是這個電感的設(shè)計(jì)參數(shù)：
小結(jié)
在輸出端增加LC濾波網(wǎng)絡(luò)是很簡單的事情，只要將濾波電容一分為二、（隨便）插入一個電感就能使（不插入電感等效于原電路）濾波效果顯著提升，而且效果總是比單電容濾波效果好。因此：
1、工程師應(yīng)該隨時想到：“我那個濾波電容是不是應(yīng)該分成二個，中間插個小工字？”而且不用算，肯定比單電容好。
2、此法在同等情況下提高濾波效果，或者在同等濾波效果下降低成本、縮小體積，甚至縮小PCB面積。
3、既然不增加成本（甚至降低成本）就能夠?qū)崿F(xiàn)，因此在拓?fù)淅锩妫ǖ碾姼猩匣蛘呖刂颇Ｊ缴希┤ゴ蛑饕鉁p少紋波就是一件既費(fèi)力又不討好的事情，什么“某某拓?fù)?、某某模式紋波大”的問題也不再應(yīng)是問題。
