你用过或规划过大功率低电压本安电源吗,跟着电力电子需求的不断扩大,对根本本安Buck改换器就需求进一步进步输出功率。要想进步输出功率可是不简单的作业,这就需求增大输出电流,使改换器输出端电感电容的容量有所添加,可是这样爆炸性气体简单被点燃,会下降实质安全功能;再者还能够经过进步开关频率来完成,好的方面可减小为满意输出纹波电压要求所需的电感和电容取值,因而利于实质安全,可是进步开关频率下降改换器功率的一起,导致最大电感电流增大而不利于实质安全。
此外进步开关频率还可导致电容有用容量明显下降,影响滤波作用,无法完成过高的开关频率要求目标,还对电路稳定性也有必定影响。为此,本文提出在根本本安Buck改换器输出端选用LC滤波电路的思维,使本安Buck改换器在小电感小电容的环境下,既能满意电气功能目标,既能满意实质安全功能目标,有能够有用进步输出功率。
1 根本Buck改换器的组成及作业原理
根本Buck改换器的电路原理图如图1所示。它主要由开关管S,续流二极管D,储能电感L以及滤波电容C组成。
当开关管S导通时,续流二极管D因接受反向电压而截止,流过电感L上的电流iL线性添加,在负载电阻RL,上流过电流为Io,RL两头的输出电压为Vo,极性上正下负,如图1所示。在iL>Io时,电容C处于充电状况。当开关管S断开时,续流二极管D因接受正向电压而导通,iL线性减小,在iL< Io时,电容C处于放电状况,以保持输出电流Io和输出电压Vo不变。2 大功率本安LC-Buck改换器
2.1 大功率本安LC-Buck改换器的组成
由前述内容可知,一起影响电气目标和实质安全功能目标的主要因素是电感和电容取值以及开关频率的挑选。因而,实质安全开关改换器的规划实际上便是要在保证电路参数满意电气目标要求的前提下,挑选适宜的开关频率、电感和输出滤波电容,使其因毛病而发生分断和短路时,发生的放电能量满意小,不至于点燃爆炸性气体。
因为以上对立的存在,本文在根本的Buck改换器输出端附加LC滤波电路,使得Buck改换器在电感、电容值不大的情况下,就能一起满意电气功能目标和实质安全功能目标要求,且能进步输出功率。
本安LC-Buck改换器的组成原理框图如图2所示。
2.2 本安LC-Buck改换器的根本作业原理
本安LC-Buck改换器是由一个根本Buck改换器和一个二阶L,C低通滤波器所组成,其主电路结构如图3所示。
由图3能够看出,LC-Buck改换器是由根本Buck改换器的输出端多加一级L,C滤波电路所组成,主要由以下几部分构成:由PWM操控的开关管S;续流二极管D;储能电感L1;输出滤波电感L2;输出滤波电容C1,C2以及负载电阻RL。其间Vi为输入直流电压;Vo1为榜首级输出电压,Vo为第二级输出电压。
下面在一个开关周期内剖析LC-Buck改换器的作业原理。当开关管S导通时,续流二极管D因接受反向电压而截止,流过电感L1的电流iL1线性添加,储能电感L1将电能转换成磁能储存在电感L1中,当iL1>Io时,电容C1进入充电状况。当开关管S断开时,因为流过储能电感L1的电流不能骤变,所以在L1两头便感应出一个左负右正的自感电势,使续流二极管D导通,L1便把原先储存起来的磁能转换成电能供应负载。此刻,电感电流iL1线性减小,当iL1
在输入电压、开关频率、等效电容和等效电感都相同的情况下,求两种改换器的最大输出功率。详细目标如下所述:
输入电压为yi=21~27V,作业频率为f=300kHz,负载电阻RL规模为10~100Ω。最大等效电容为Ce,max=5μF,最大等效电感为Le,max= 20μF,最大纹波电压为Vpp,max=1%Vo。L1=18 μH,C1=1 μF,L2=15μH,C2=0.6μF。
在必定的负载改变规模内可得根本本安Buck改换器与本安LC-Buck改换器输出功率与负载电阻之间的联系曲线如图4所示。
由图4能够看出,在相同的输入条件以及相同的等效电感及等效电容条件下,本安LC-Buck改换器的最大输出功率要比根本本安Buck改换器的最大输出功率大得多。阐明在根本本安Buck改换器的输出端选用LC滤波,能大大进步本安Buck改换器的输出功率,且能有用下降储能元件电感、%&&&&&%的容量。表现出了LC-Buck改换器的优越性。
4 总结
本文剖析了根本Buck改换器的作业原理和组成,提出选用LC滤波的本安Buck改换器来进步改换器输出功率的解决方案,关于LC-Buck改换器作业形式给出详细剖析,由试验验证出LC-Buck改换器可大大进步本安电路的输出功率,是电源工程师的不贰之选。