小型DC/DC开关电源容性负载的研究--技术-- CCTIME飞象网
小型DC/DC开关电源容性负载的研究
2009年12月30日 17:31  维库开发网  

    0 引言

    在DC/DC的应用中,输出负载端外接电容能起到滤波、抑制干扰的作用,在某些大容性负载动态跳变的设备中,要求电源输出端有快速响应,这就要求开关电源有较强的带容性负载的能力,并且有好的稳定性能。在开关电源的设计过程中,要充分理解并实现客户负载使用的特殊要求,必须分析开关电源容性负载能力的两种不同状态要求。

    1 容性负载的要求

    开关电源的基本特性中,一般并没有对容性负载能力做出严格的规范。一般电源都可带相当容性的负载,但考虑到电源的过流保护能力,尤其是输出短路保护,容性负载能力不可能太大,否则保护能力变差。对于多路输出的模块所带容性负载,其分配原则是电容的存储总能量不能超过0.25J,包括主路的电容存储能量与辅助电路的存储能量的总和(1/2∑CU2)。依此计算,在设计中{zd0}容性负载的选取如见表l(电路和输出功率不同的模块的{zd0}容性负载会各不相同,实际选用和使用时需要参照相关给定的技术参数手册)在实际设 计和应用中,开关电源输出容性负载能力由以下两种要求来调试和:

     1)电源稳定工作,仅负载由空载到满载跳变,输出电压稳定

     当模块正常工作时,DC/DC开关电源可以等效为电压源,其输出等效电路图和简化后的等效电路图分别如图1和图2所示。其中,U是输出电压,RS是等效内阻,RL是输出负载电阻,C是输出

     由上述计算,可以看出电容电压VC是按指数规律不断上升,要使输出电压更快更稳定的建立,电源输出内阻要小,一般通过高增益、快速响应的输出稳压反馈环路,可以实现性能的改善和提高。

     但由于存在输出电感的储能,电压反馈和前端峰值电流控制的作用,电容电压并不xx是由零开始上升的指数波形,见图3。

     输出电压的稳定过程中,一方面由输出滤波电感的储能来逐步补充,另一方面由反馈环控制电路原边快速输出更大功率。输出电感的取值一般由电流纹波系数λ和电源的空载特性来确定,为了避免容性跳变输出电压过大的下冲,使控制电路达到极限,电感的取值要大于λ的理论值计算所得数值,但同时也要考虑输出失载时的电压上冲幅度,所以输出电感也不能太大,大的电感一般不易制作、成本较高,所以电感的实际取值可以用实验的方法得到。图4给出了输出电感Lout不同取值时,容性负载突变时输出电感电流的跳变波形和{zd0}的容性负载能力。

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