電容的q值計算公式 開關電源的輸入電容的選擇

2021-10-17 07:22:49 字數 2341 閱讀 5407

輸入電容紋波電流有效值計算

相信很多人都知道buck電路中輸入電容紋波電流有效值,在連續工作模式下可以用以下公式來計算:

然而,相信也有很多人並不一定知道上面的計算公式是如何推導出來的,下文將完成這一過程。

眾所周知,在buckconverter電路中q1的電流(iq1)波形基本如圖1所示:0~dts期間為一半梯形,dts~ts期間為零。當0~dt期間iq1 ⊿i足夠小時(不考慮輸出電流紋波的影響),則iq1波形為近似為乙個高為io、寬為dts的矩形,則有:

圖1

iin=(vo/vin)*io=dio (iin,只要cin容量足夠大,則在整個週期中是基本恆定的;按照能量守恆定律:pin≈pout)

icin=iq1-iin

對icin 的表示式可以這樣理解:在q1導通期間輸入端和輸入電容共同向輸出端提供電流,因此輸入電容電流等於q1電流減去輸入端電流;在q1關斷期間輸入端對電容充電,以補充在q1導通期間所洩掉的電荷,而此時電流方向與所定義的正向是相反的,所以有icin=-dio根據有效值的定義.

不難得出輸入電容的紋波電流有效值icin.rms的計算公式:

有效值定義:有效值(effectivevalue)在相同的電阻上分別通以直流電流和交流電流,經過乙個交流週期的時間,如果它們在電阻上所消耗的電能相等的話,則把該直流電流(電壓)的大小作為交流電流(電壓)的有效值,正弦電流(電壓)的有效值等於其最大值(幅值)的1/√2,約0.707倍。

在正弦交流電流電中根據熱等效原理,定義電流和電壓的有效值為其瞬時值在乙個週期內的方均根值。

如果考慮輸出紋波δi,icin.rms的電流有效值。

在忽略buck電源的輸出電流紋波的前提下,進行的近似計算。那麼我們通過精確計算,可以得到乙個更準確的資料。

這個推導的過程,利用到積分公式。通過分析和推導,可以對電路的工作原理有比較透徹的理解。

如果考慮輸出紋波電流。那麼電容上的紋波電流的波形為:

我們了解了脈衝波的有效電流的計算方法之後,我們知道開關電源的輸入電容承載的電流脈衝也是矩形脈衝電流

由於在上管開啟的階段,輸入電流的大小即可近似的看成輸出電流的大小。所以只需要將輸出電流的波形疊加在輸入電容的波形上面,可以得到上圖中的波形。

那麼按照有效電流定義,我們可以通過對電流平方在時間上的計算

為了簡便計算,我們將能量拆成紋波部分,和直流部分。

原先的直流部分,我們直接用乘法進行計算。

直流部分,我們按照近似計算的方法可以得到。

交流部分的功耗,我們按照公式計算可以得到:

所以總的電容上的有效電流為:

如果選用220uf的電容,每個能承受的有效電流為3.8a。。如果我們計算出來輸入電容的有效電流值為7a,則需要選用220uf電容2個。高分子電解電容能夠承受的有效電流值是有限的。在設計時需要充分考慮電容的承受能力。

如果沒有輸入電感,則電容的容值並不是非常重要,可以利用供電電源穩定輸入電壓值。只要前一級的電源帶負載能力夠強,應對電流突變的能力足夠大(其實也是前一級的輸出電容足夠多),則電源輸入測的電容容量並不重要。

如果有輸入電感,則輸入端的電容容值顯得重要,影響輸入電壓值跌落和輸入電壓紋波,利用充放電的電量相同可得:

q=c*δu

q=iout*t*d

c=iout*t*d/δu

關於輸出電容的選型:

關於buck電源的輸出電容的容值如何計算?

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