反激式开关电源器件计算与选型(二)——输入电容

我们还是按照上一章中的开关电源设计参数来计算输入电容,如下表格1:

表格1

没看过的小伙伴可以戳这里:

反激式开关电源器件计算与选型(一)——整流桥

首先我们要知道是输入电容的重要性,AC220V经过整流桥之后想要平滑的直流电,必须要加输入电容,常用电解电容。波形处理如下所示:

如果还不是很清楚整个整流过程的话,可以戳这里,翻看之前的文章:

二极管的妙用----从波形中看透整流桥

那这个输入电解电容我们该如何选型?

一:先确定耐压值

根据上一章中,我们计算出了整流之后的各个电压:

最高输入电压Vacmax:

Vbusmax=√2*Vacmax=√2*265=374.7V

最低输入电压Vacmin:

Vbusmin=√2*Vacmin=√2*85=120.2V

额定输入电压Vacnom:

Vbusnom=√2*Vacnom=√2*220=311.1V

故选择电解电容时,耐压值只需大于最高输入电压Vacmax=374V即可,一般都是选择400V或者450V的耐压值,理论上耐压值越高,成本就会稍高一些,所以很多厂家都是选择400V。

二:容量计算

容量的计算过程是比较复杂的,这里介绍一下选型方案:

(1)按照经验选型

一般这种经验法都是工程师经过长时间的设计总结出来的,背后其实也都是涉及到很多计算流程的,只不过为了能快速出方案,很多工程师都会使用这个方法:

按照输出功率Pout进行选型:W/(2~3)uF。

(2)详细的计算过程(看不懂的可以直接用第一种方法来选型)

整流滤波后电压的峰值Vmax:

Vmax=√2*Vac-------公式1 (Vac是输入电压)

滤波后最低电压Vmin:

Vmin=Vmax*sin( ω*t2)-----------公式2  ( ω=2π*f)

t2=asin(Vmin/Vmax)/ω----------公式3

t1=f/4=5ms

W=½Cin(Vmax²-Vmin²)=Pin*Tfall-------公式4(根据能量守恒定律,Pin为输入功率)

Cin=(2Pin*Tfall)/(Vmax²-Vmin²)----------公式5   (理想的理论值)

我们按照表格1计算一下:

表格1

已知:

输出功率Pout=12V*4A=48W ,工作效率η=85%

最低输入电压和频率分别为:Vacmin=85V ,f=50HZ  ,ω=2π*f

假定电解电容出来后的纹波电压为Vripple=50V(纹波电压越小越好,但也要综合考虑)

计算过程:

Vmax=Vacmin*√2=85*1.4=119V    (Vacmin市电最低输入电压)

 Vmin=Vmax-50V=69V   (Vmin滤波后的最低电压)

Pin=Pout/η=48W/85%=56W    (输入功率)

Tfall=t1+t2

t1=f/4=5ms

t2=asin(Vmin/Vmax)/ω≈1.93ms    (市电从0上升到Vmin所需的时间)

Tfall=t1+t2=6.93ms

Cin_cal=(2Pin*Tfall)/(Vmax²-Vmin²)=82uF   (理想理论值)

实际的电容容量要低于标称值的10%~20%

按20%来算,故最终选的电容容量为:

82uf/80%=102uf   选择标称值100uF或者选择两个47uF并联

和经验法对比一下(W/(2~3)uF):

输出功率:Pout=12V*4A=48W  按照W/(2~3)uF,故电容容量为96uF

和公式计算的接近。

总结:电容的选型:47uFV/400V 两个并联或者单个100uF/400V

好了,今天就先写到这吧!

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