开关电源中输出滤波电感的设计计算

开关电源中输出滤波电感的设计计算1FS（图一）（图二）（图三）开关电源次级线圈上的输出电压Uo是脉冲状态（图一），要使脉冲方波变成可供电路使用 的直流电，还需要对它进行平滑处理，常用的平滑电路由整流二极管、滤波电容、滤波电感 构成。（图二）.平滑处理原理（图二）中电感L在电路中既有储能作用，且对交流成分呈高阻抗，能阻止交流成分通过。电容C1C4对交流信号呈低阻抗，允许交流成分通过，而对直流呈高阻抗，而阻止直流通 过。感抗：XL=2nfL电感对高频成分呈高阻抗，感抗越大，对高频信号的电抗电压越大，阻止高频成分通过的能 力越强。容抗：XC=1/2nfC电容对直流呈高阻抗，能阻止直流通过，对交流成分呈低阻抗，容抗越小，交流成分就越容 易通过。（图二）中LC的乘积越大对高频成分的平滑作用越好。为求得最佳电感量，可按下节进行 设计计算。.开关稳压电源输出的纹波噪声平滑滤波后开关电源输出波形（图三），不难看出，经过图二）电路平滑后的直流输出中包 含了一定的纹波噪声。它分两部分：纹波：与初级输入工频频率和开关频率同步的波形即为纹波。噪声：在纹波上的针状毛刺就是噪声。两类波合在一起称为：纹波噪声。输出平滑处理电路中电感L的设计计算电感L的计算有如下一些公式：流过电感L的纹波电流为输出电流Io的2%5%，即：Il=（0.020.05）IoIl=Ton max（Umin-Vf-Vo）/LL= DTonmax（Umin-Vf-Vo）/ IlUo min= T（Vo max+Vf+Vl）/DD=Tonmax /T计算实例输出电压Vo=5V 10%输出电流Io=开关频率F=200KHz占空比 D=0.42次级线圈上的最小电压：开关周期：T=1/F=1/200x103 = 5ps最大导通时间：Ton max=TD=5x0.42=2.1|S次级线圈上的最小电压：Umin=5x(5.5+0.2+0.4)/2.1=14.5V在一般情况下，滤波电感中通过的电流的值是Io的2%5%本例取5%根据式心1= Ton max(Umin -Vf-Vomax)/ Il=2.1(14.5)/1=18.06|H取整L=18|H通过的电流为20A。当Io1A时，可采用非晶合金磁性材料制成的磁珠，套在整流管的输出端引线上，形成电 感，而电流大于1A时，则应选用磁芯或磁环绕制。为减少电感直流电阻、降低损耗、减少 电感发热，绕制滤波电感用的漆包线的电流密度J应按较小值。本例J=4A/mm2,即漆包线 线裸线直径d=204=5.0mm2本例滤波电感导线粗，选用D=50mm的MOX磁环，每匝大约对应3|H，但因磁环性能的 差异，绕制时要由测试数据来确定电感量。注：滤波电感压降Vl=0.2 V由设计师确定，为减小电感损耗，滤波电感上的电压降应小于 0.5V，本例取 0.2V。