【文章內容簡介】 類型來對L1進行選擇 3濾波器元器件的設計、選取與計算 L、C濾波電路等效模型一般說來，因為正激式變換器與Buck變換器計算公式一致，正激式變換器也是由Buck演變而來，所以正激式變換器與Buck有相同的特點。buck變換器的主電路輸出濾波器電路輸出端的電感L1盡可能小，以獲得最好的瞬態(tài)響應及最低的成本。如使用了大電感，那么電源就不能迅速響應負載電流的變化。反之，如果用太小的電感，那么將在輸出部件和變換器中產生很大的紋波電流，這將降低電路的效率，甚至在輕載時會出現不連續(xù)的工作狀態(tài)。在最小負載電流時（即經常定義為Imax的10%電流時），該電感能夠連續(xù)導通。保持電感連續(xù)導通有兩個好處：第一，當負載變化時，只要求控制電路的控制脈沖寬度做出很小的變化便能控制輸出電壓，使得電感在整個工作周期內保持導通狀態(tài)；第二，在負載的變化范圍內，紋波電壓將保持為一個較低的值。但是這種方法的主要缺點是電感值可能非常大，如果必須要控制負載電流下降到零值，這種方法不能使用。使紋波電流有一個可以接受峰峰值的限制，例如，在輸入電壓的標稱值下，要求紋波電流峰峰值限制在最大負載電流的10%30%之間。在反激式變換器中，主電路的電感L1和變壓器是一體的，它的值根據功率轉換要求來確定。在這種變換器中，濾波元件特別是整個能量轉換系統(tǒng)必須能夠承受大紋波電流。 假設主電路輸出電感L1的設計要求是用于單端正激變換器和濾波器的見： 輸出功率 = 100W輸出電壓 = 5V輸出電流 = 20A工作頻率 = 30KHZ最小負載 = 20%這種設計方法可假設輸出紋波電流必須不超過I(load)的30%（在這個例子中I(load)的峰峰值為6A）。考慮到容許控制范圍內，在標稱輸入下脈沖寬度應取總周期的30%，即為10uS。在脈寬為周期的30%的條件下，系統(tǒng)為了能夠提供5V輸出，變壓器副邊電壓將為： （31） 式中，Tp = 30KHZ的總周期時間，uS；Ton = 導通時間，uSVs = 副邊電壓。在前向導通期間內，電感L1上的電壓為副邊電壓減去輸出電壓。在這里假設輸出電容C1較大，而在導通期間其電壓變化是可以忽略不計的，那么： VL = Vs – Vout = – 5 = V穩(wěn)態(tài)情況下，導通時間的電流變化必須等于關斷時間的電流變化，在該例中為6A，忽略二階量的影響，電感值可以根據下式來算： （32） 式中，L = 要求的電感，uH；△ t = 導通時間，uS△ I = 導通時間內電流的變化；VL = 電感上的電壓因此： 注意：假設電感上的電壓在導通期間不變，而且di/dt也是不變的，可以用一個簡單的線性方程式計算。 在這個例子中，為了使得導通期間能夠存儲足夠的能量來維持關斷期間的輸出電流，應該選擇大的電感。在推挽正激式變換器中，關斷時間要小得多，所以副邊電壓和電感值也較小。一般假設輸出電容的大小只受紋波電流和紋波電壓技術要求的限制。但是如果使用第二級濾波器L2和C2，那么在C1兩端就允許存在一個很大的紋波電壓，而不用折中考慮輸出紋波的技術要求。如果只對紋波電壓有要求，只需采用一個更小的電容。例如，假設在C1兩端的紋波電壓允許達到500mA。在導通期間L1上的電流變化主要流入到C1，容許500mA電壓變化所需要的電容值的計算如下式，下面的等式假設使用的是等效串聯電阻為零的理想電容。 C = △ITon / △Vo （33）式中，C = 輸出電容值，uF△ I = 導通期間電流的變化，A；Ton = 導通時間，uS；△ Vo = 紋波電壓，Vpp (峰峰值)；因此， C = 610/ = 120 uF因此，只需滿足紋波電壓要求，用一個很小的120uF電容便可解決問題。無論如何，在應用中負載電流能夠在一個瞬變負載變化的大范圍內快速變化，根據副邊瞬變負載變化準則可以確定最小輸出電容的大小。現在討論在負載達到最大后負載突然降到零的情況。這時即使控制電路能夠快速反應，但存儲在串聯電感中的能量1/2LI*2必須傳送到輸出電容，增加它的端電壓。在上面的例子中，對于一個其輸出電容只有120uF、移去其負載時的電壓過沖幾乎為100%，這時不允許出現的。因此負載移去時最大允許的電壓過沖也就變成了一個控制因素。 最小輸出電容值應該滿足電壓過沖的要求，利用能量轉換則可如下式計算。 滿負載突然撒掉時存儲在輸出電感中的能量為： （34）在發(fā)生這種事件后，存儲在輸出電容中的能量變化將是： （35）式中，Vp = 最大輸出電壓 = 6V Vo = 正常輸出電壓 = 5V因此， （36）重新整理可求得C是： （37）如果該例中的最大輸出電壓不超過6V，那么輸出電容的最小值將是： 再者，為了滿足紋波電流技術指標需要使用一個大電容。實際取電容值時要考慮增大大約20%的典型值，這主要考慮到電容受到等效串聯電阻和等效串聯電感、電容大小、形狀、紋波電流的頻率。總的來說，通過附加一些相對較小的附加LC輸出濾波網絡便可以得到一個非常有效的差模和共模紋波傳導的抑制。在電路設計中做出這些簡單改變，使用成本中等電解電容和傳統(tǒng)電感設計，就可以得到好的紋波和噪聲抑制效果。4濾波器的仿真軟件簡介以上對開關電源輸出濾波器的種類和原理性分析、元件參數的設計及計算，下面是對以上所設計的濾波器進行計算機軟件仿真與分析。仿真軟件saber的介紹： 目錄：Saber軟件概要Saber發(fā)展歷程Saber的優(yōu)勢Saber的特點Saber的應用Saber模擬及混合信號仿真軟件是美國Synopsys公司的一款EDA軟件，被譽為全球最先進的系統(tǒng)仿真軟件，是唯一的多技術、多領域的系統(tǒng)仿真產品，現已成為混合信號、混合技術設計和驗證工具的業(yè)界標準，可用于電子、電力電子、機電一體化、機械、光電、光學、控制等不同類型系統(tǒng)構成的混合系統(tǒng)仿真，為復雜的混合信號設計與驗證提供了一個功能強大的混合信號仿真器，兼容模擬、數字、控制量的混合仿真，可以解決從系統(tǒng)開發(fā)到詳細設計驗證等一系列問題。 1986年Analogy公司開發(fā)并推出Saber仿真軟件 　　2000年2月Avanti！公司收購Analogy，Saber成為Avanti！公司產品。 　　2002年6月Avanti！公司被Synopsys并購，Saber軟件再次易主，成為Synopsys公司產品。 　　2004年10月Synopsys在中國舉辦“Saber產品巡回展,并由北京才略科技有限公司作為總代理，開始了Saber仿真軟件在中國的全面推廣。 （1）支持自頂向下的系統(tǒng)設計和由底向上的具體設計驗證，可以分析從SOC到大型系統(tǒng)之間的設計；在概念設計階段支持模塊化的方框圖設計，詳細設計階段可用具體元器件組成實際系統(tǒng)； 　 （2）提供了一個功能強大的混合信號仿真器，支持包括模擬電路、數字電路及混合電路，混合技術系統(tǒng)設計； 　 （3）通過單一的混合信號仿真內核就可以提供精確有效的仿真結果； 　?。?）Saber內部采用5種不同的算法依次對系統(tǒng)進行仿真，一旦其中某一種算法失敗，Saber將自動采用下一種算法，在仿真精度和仿真時間上進行平衡，保證在最少的時間內獲得最高的仿真精度； 　　（5）通過直觀的圖形化用戶界面全面控制仿真過程；