開關電源原理與設計（連載七）反轉式串聯開關電源儲能濾波電容的計算

1-3-3.反轉式串聯開關電源儲能濾波電容的計算

反轉式串聯開關電源儲能濾波電容參數的計算，與串聯式開關電源儲能濾波電容的計算方法基本相同。但要注意，即使是在占空比D等于0.5的情況下，濾波電容器充、放電的時間都不相等，濾波電容器充電的時間小于半個工作周期，而電容器放電的時間則大于半個工作周期，但電容器充、放電的電荷是相等的，即電容器充電時的電流大于放電時的電流。這是整流濾波電路的普遍規律。

從圖1-8可以看出，在占空比D等于0.5的情況下，電容器充電的時間為3T/8 ，電容充電電流的平均值為3iLm/8或3Io/2 ;而電容器放電的時間為5T/8，電容放電電流的平均值為0.9 Io。

因此有：

式中ΔQ為電容器充電的電荷，Io流過負載的平均電流，T為工作周期。電容充電時，電容兩端的電壓由最小值充到最大值(絕對值)，相應的電壓增量為2ΔUc，由此求得電容器兩端的波紋電壓ΔUP-P為：

(1-33)和(1-34)式，就是計算反轉式串聯開關電源儲能濾波電容的公式(D = 0.5時)。式中：Io是流過負載電流的平均值，T為開關工作周期，ΔUP-P為濾波輸出電壓的波紋，或電壓紋波。一般波紋電壓都是取電壓增量的峰-峰值，因此，當D = 0.5時，波紋電壓等于電容器充電的電壓增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc 。

同理，(1-33)和(1-34)式的計算結果，只給出了計算反轉式串聯開關電源儲能濾波電容C的中間值，或平均值，對于極端情況可以在平均值的計算結果上再乘以一個大于1的系數。

當開關K的占空比D小于0.5時，由于流過儲能濾波電感L的電流會不連續，電容器放電的時間將遠遠大于電容器充電的時間，因此，開關電源濾波輸出電壓的紋波將顯著增大。另外，開關電源的負載一般也不是固定的，當負載電流增大的時候，開關電源濾波輸出電壓的紋波也將會增大。因此，設計開關電源的時候要留有充分的余量，實際應用中最好按(1-33)式計算結果的2倍以上來計算儲能濾波電容的參數。