【電源設計小貼士37】:折中選擇輸入電容紋波電流線壓範圍
發布時間:2013-03-12 責任編輯:hedyxing
【導讀】在為一個低功耗、離li線xian電dian源yuan選xuan擇ze輸shu入ru濾lv波bo電dian容rong時shi,會hui出chu現xian一yi種zhong有you趣qu的de權quan衡heng過guo程cheng。要yao折zhe中zhong地di選xuan取qu電dian容rong的de紋wen波bo電dian流liu額e定ding值zhi,以yi適shi合he電dian源yuan工gong作zuo所suo需xu的de電dian壓ya範fan圍wei。電dian容rong紋wen波bo電dian流liu額e定ding值zhi越yue大da,應ying力li越yue小xiao,電dian源yuan效xiao率lv也ye就jiu越yue高gao。
通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong),您(nin)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)更(geng)多(duo)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)的(de)同(tong)時(shi)還(hai)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)降(jiang)低(di)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)的(de)壓(ya)降(jiang)來(lai)縮(suo)小(xiao)電(dian)源(yuan)的(de)工(gong)作(zuo)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)。這(zhe)樣(yang)做(zuo)會(hui)影(ying)響(xiang)電(dian)源(yuan)的(de)變壓器匝數比以及各種電壓及電流應力。
圖1和2顯示了離線電源中使用的兩種整流器配置結構。圖1為一個全波橋接,其中,AC輸入電壓經過簡單整流以後便被送至電容。這種電路常見於寬範圍AC和230伏AC應用中。電容充電至正弦波峰值,然後在大部分半周期放電。電容紋波電流包括兩個部分:首先是充電周期,其電流由電容值和所應用的dV/dt決定;其次是電容放電。電源起到恒定電源負載的作用,因此電容以非線性速率實施放電,其計算方法為:W = ½ * C *V^2 = P * dt。

圖1 用於許多離線設計中的全波橋接
圖2描述了一種倍壓器整流配置結構,許多115/230 VAC應用都使用了這種結構。如果您有一個230 VAC應用,則您的輸入級需要處理最大輸入電壓(265 VAC)乘以峰值因數這麼大的電壓,其接近400伏。在與一個115 VAC輸入一起使用時,倍壓器將經過整流的電壓,增壓至接近230 VAC輸入電平。我們可以專為230 VAC線xian壓ya設she計ji一yi個ge電dian源yuan,以yi此ci來lai減jian小xiao電dian源yuan工gong作zuo的de整zheng流liu後hou電dian壓ya範fan圍wei。我wo們men通tong常chang使shi用yong一yi個ge跳tiao線xian或huo者zhe開kai關guan,來lai實shi現xian不bu同tong整zheng流liu器qi配pei置zhi之zhi間jian的de切qie換huan。這zhe種zhong方fang法fa的de唯wei一yi缺que點dian是shi偶ou爾er出chu現xian人ren為wei倍bei增zeng230 VAC輸入的情況,從而對電源造成嚴重破壞。圖2顯xian示shi了le倍bei壓ya器qi電dian路lu的de一yi些xie波bo形xing。電dian容rong之zhi間jian不bu帶dai電dian。兩liang個ge整zheng流liu器qi交jiao替ti對dui每mei個ge電dian容rong施shi加jia輸shu入ru電dian壓ya。一yi個ge周zhou期qi中zhong,每mei個ge電dian容rong都dou被bei充chong電dian至zhi峰feng值zhi線xian壓ya,這zhe樣yang它ta們men每mei個ge都dou有you一yi個ge線xian頻pin率lv紋wen波bo部bu分fen。由you於yu電dian容rong為wei異yi相xiang位wei充chong電dian,因yin此ci其qi和he的de紋wen波bo頻pin率lv為wei線xian頻pin率lv的de兩liang倍bei。

圖2 倍壓器減小電源線壓範圍
圖3顯示了四種整流器/輸入電壓方法的uF/W標準化壓降。共有三種全波橋接方法,適用於低線壓美國(108 VAC/60 Hz)、低線壓日本(85 VAC/50 Hz)和低線壓歐洲(216 VAC/50 Hz)。另ling外wai,還hai有you一yi個ge低di線xian壓ya日ri本ben的de倍bei壓ya器qi。就jiu全quan波bo橋qiao而er言yan,標biao準zhun化hua過guo程cheng隻zhi需xu將jiang電dian容rong除chu以yi功gong率lv。在zai倍bei壓ya器qi中zhong,標biao準zhun化hua方fang法fa是shi將jiang兩liang個ge串chuan聯lian電dian容rong之zhi一yi的de電dian容rong除chu以yi功gong率lv。要yao想xiang使shi用yong該gai曲qu線xian圖tu,請qing首shou先xian確que定ding您nin的de整zheng流liu器qi配pei置zhi結jie構gou,並bing選xuan擇ze一yi個ge可ke以yi接jie受shou的de壓ya降jiang。之zhi後hou,您nin隻zhi需xu讀du取qu輸shu入ru電dian容rong的deuF/W便可。最後,通過乘以您的功率,便可去標準化。

圖3 大電容可減小輸入線壓範圍並提高效率
之後,您便可以利用圖4來計算電容的紋波電流額定值。圖4顯xian示shi了le標biao準zhun化hua紋wen波bo電dian流liu與yu標biao準zhun化hua輸shu入ru電dian容rong的de對dui比bi關guan係xi。有you趣qu的de是shi,紋wen波bo電dian流liu並bing非fei與yu電dian容rong密mi切qie相xiang關guan。這zhe是shi因yin為wei在zai放fang電dian期qi間jian,電dian流liu由you一yi個ge來lai自zi負fu載zai的de接jie近jin於yu恒heng定ding的de電dian流liu所suo決jue定ding。隻zhi有you在zai充chong電dian周zhou期qi,電dian流liu才cai會hui極ji為wei不bu同tong。電dian容rong (uF/W) 減小時,漸進紋波電流增加,這時便出現上述情況。更大電容、更小傳導角時,峰值電流更高。請注意,該曲線圖僅包括線頻率紋波電流,並未包括高頻電源紋波電流效應。

圖4 增加uF/W不會明顯增加輸入電容紋波電流
總之,設計人員在選擇輸入電容和整流器配置結構時進行一些折中處理非常重要。如果選擇寬範圍應用的全波橋接,則電源可能需要在4:1shurufanweigongzuoyunxing。ruguoshejirenyuanxuanzezaishejizhongshiyongyigebeiyaqilaijianxiaozheyifanwei,zecunzaiyonghuwucaozuodaozhichuxianguodianyadeyinhuan。genjubenwentigongdequxiantulaixuanzezhengquedeshurudianrong,keyizaiyidingchengdushangxianzhigongzuodianyafanwei。
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