【电路设想】串连式开关电源输入电压滤波电路-KIA MOS管

大大都开关电源输入都是直流电压，是以，普通开关电源的输入电路都带有整流滤波电路。图1-2是带有整流滤波功效的串连式开关电源任务道理图。

图1-2是在图1-1-a电路的根本上，增添了一个整流二极管和一个LC滤波电路。

此中L是储能滤波电感，它的感化是在节制开关K接通时代Ton限定大电流经由进程，避免输入电压Ui间接加到负载R上，对负载R停止电压打击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能停止能量存储，而后在节制开关K关断时代Toff把磁能转化成电流iL持续向负载R供给能量输入；

C是储能滤波电容，它的感化是在节制开关K接通时代Ton把流过储能电感L的局部电流转化成电荷停止存储，而后在节制开关K关断时代Toff把电荷转化成电流持续向负载R供给能量输入；D是整流二极管，首要功效是续流感化，故称它为续流二极管，其感化是在节制开关关断时代Toff，给储能滤波电感L开释能量供给电流通路。

在节制开关关断时代Toff，储能电感L将发生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出，经由进程负载R，再颠末续流二极管D的正极，而后从续流二极管D的负极流出，最初回到反电动势eL的负极。

对图1-2，若是不看节制开关K和输入电压Ui，它是一个典范的反г 型滤波电路，它的感化是把脉动直流电压经由进程光滑滤波输入其均匀值。

图1-3、图1-4、图1-5别离是节制开关K的占空比D即是0.5、 0.5时，图1-2电路中几个关头点的电压和电流波形。图1-3-a)、图1-4-a)、图1-5-a)别离为节制开关K输入电压uo的波形；图1-3-b)、图1-4-b)、图1-5-b)别离为储能滤波电容两头电压uc的波形；图1-3-c)、图1-4-c)、图1-5-c)别离为流过储能电感L电流iL的波形。

在Ton时代，节制开关K接通，输入电压Ui经由进程节制开关K输入电压uo，而后加到储能滤波电感L和储能滤波电容C构成的滤波电路上，在此时代储能滤波电感L两头的电压eL为：

eL = Ldi/dt = Ui – Uo —— K接通时代 (1-4)

式中：Ui输入电压，Uo为直流输入电压，即：电容两头的电压uc的均匀值。

在此趁便申明：因为电容两头的电压变更量ΔU相对输入电压Uo来讲很是小，为了简略，咱们这里把Uo当做常量来处置。在某种环境下，如须要对电容的初度充、放电进程停止阐发时，必须须要成立微分方程，并求解。

因为输入电压Uo的成立须要必然的时候，切确计较得出的成果中普通都含有指数函数项，适时时候变量即是无限大时，即电路进入稳态时，再对相干参量取均匀值，其成果就根基与(1-4)相称。

对(1-4)式停止积分得：

式中i(0)为节制开关K转换刹时(t = 0时辰)，即：节制开关K刚接通刹时流过电感L的电流，或称流过电感L的初始电流。

当节制开关K由接通时代Ton俄然转换到关断时代Toff的刹时，流过电感L的电流iL到达最大值：

iLm =(Ui-Uo)Ton/L + i(0) —— K关断前刹时 (1-6)

在Toff时代，节制开关K关断，储能电感L把磁能转化成电流iL，经由进程整流二极管D持续向负载R供给能量，在此时代储能滤波电感L两头的电压eL为：

eL = Ldi/dt = – Uo —— K关断时代 (1-7)

式中–Uo前的负号，表现K关断时代电感发生电动势的标的目的与K接通时代电感发生电动势的标的目的恰好相反。对(1-7)式停止积分得：

式中i(Ton+)为节制开关K从Ton转换到Toff的刹时之前流过电感的电流，i(Ton+)也能够写为i(Toff-)，即：节制开关K关断或接通刹时，之前和以后流过电感L的电流相称。

现实上(1-8)式中的i(Ton+)便是(1-6)式中的iLm，即：

下面计较都是假定输入电压Uo根基稳定的环境获得的成果，在现实利用电路中也恰好是如许，输入电压Uo的电压纹波很是小，只要输入电压的百分之几，工程计较中完整能够疏忽不计。

从(1-4)式到(1-11)和图1-3、图1-4、图1-5中能够看出：

当开关电源任务于临界持续电流或持续电流状况时，在K接通和关断的全部周期内，储能电感L都有电流流出，但在K接通时代与K关断时代，流过储能电感L的电流的回升率(相对值)普通是不一样的。

在K接通时代，流过储能电感L的电流回升率为Ui-Uo/L： ；在K关断时代，流过储能电感L的电流回升率为： -Uo/L

是以：

(1)当Ui = 2Uo时，即滤波输入电压Uo即是电源输入电压Ui的一半时，或节制开关K的占空比D为二分之一时，流过储能电感L的电流回升率，在K接通时代与K关断时代相对值完整相称，即电感存储能量的速率与开释能量的速率完整相称。此时，(1-5)式中i(0)和(1-11)式中iLX均即是0。在这类环境下，流过储能电感L的电流iL为临界持续电流，且滤波输入电压Uo即是滤波输入电压uo的均匀值Ua。参看图1-3。

(2)当Ui > 2Uo时，即：滤波输入电压Uo小于电源输入电压Ui的一半时，或节制开关K的占空比小于二分之一时：固然在K接通时代，流过储能电感L的电流回升率(相对值)，大于，在K关断时代，流过储能电感L的电流回升率(相对值)；

但因为(1-5)式中i(0)即是0，和Ton小于Toff，此时，(1-11)式中的iLX会呈现负值，即输入电压反过去要对电感充电，但因为整流二极管D的存在，这是不能够的，这表现流过储能电感L的电流提早过0，即有断流。

在这类环境下，流过储能电感L的电流iL不是持续电流，开关电源任务于电流不持续状况，是以，输入电压Uo的纹波比拟大，且滤波输入电压Uo小于滤波输入电压uo的均匀值Ua。参看图1-4。

（3）当Ui < 2Uo时，即：滤波输入电压Uo大于电源输入电压Ui的一半时，或节制开关K的占空比大于二分之一时：在K接通时代，固然流过储能电感L的电流回升率（相对值），小于，在K关断时代，流过储能电感L的电流回升率（相对值）。

但因为Ton大于Toff，（1-5）式中i（0）和（1-11）式中iLX均大于0，即：电感存储能量每次均开释不完。在这类环境下，流过储能电感L的电流iL是持续电流，开关电源任务于持续电流状况，输入电压Uo的纹波比拟小，且滤波输入电压Uo大于滤波输入电压uo的均匀值Ua。参看图1-5。

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