開關電源電路中拓撲電感的Saber仿真輔助設計
一、（輸入輸出）濾波網(wǎng)絡在電路中的地位
拓撲電感（變壓器）是拓撲需要，濾波電感是紋波需要，只有當拓撲電感不足以滿足紋波要求時，才使用濾波電感（增加LC濾波網(wǎng)絡）。
這意味著：
1、如果拓撲電感滿足紋波要求，可以不要濾波電路。
2、當拓撲電感不能滿足紋波要求時，才另外單獨考慮濾波電路。
3、拓撲電感的主要任務是應對拓撲需要的能量轉移，而不是應對紋波的。
4、濾波電路的唯一任務就是濾波，不干別的。
二、濾波網(wǎng)絡與拓撲的關系
所有電壓型拓撲總可以這樣表達：
其中，輸入電容Cin、輸出電容Cout都的拓撲允許的，甚至是拓撲必須的。
同時，Cin、Cout也可以理解為拓撲本身的、自帶的濾波電路。
這里，虛線內的濾波網(wǎng)絡現(xiàn)在是一個電容，也就是二端濾波網(wǎng)絡，但是它也可以是三端甚至四端網(wǎng)絡。
注意：圖中沒有任何電感，拓撲的電感（或者變壓器）在拓撲模塊內沒有畫出來。三、輸出濾波網(wǎng)絡
對于大多數(shù)電壓型拓撲而言，輸出端總有一個電容Cout，而且這個電容就是濾波的意思。
一般情況下，我們總可以通過調整Cout的大小滿足任何需要的紋波要求。
然而在某些情況下，我們無法通過調整Cout的大小獲得需要的輸出紋波，比如：
1、滿足需要的紋波時，需要的Cout太大，成本和體積不允許。
2、在接近短路運行時（比如電焊機或者點焊機），普通電容的電流指標不能滿足要求。
3、某些應用不允許太大的Cout存在，比如逆變系統(tǒng)，太大的Cout將導致控制的困難。
4、出于可靠性的考慮，在輸出端不使用電解電容。
5、高精度電源，由于電容ESR的存在，始終達不到要求的輸出紋波指標。
怎么辦呢？
其實很簡單：
1、找出能夠接受的電容
2、把這個電容一分為二
3、中間放一個適當?shù)碾姼?/P>
4、調整這個電感直到滿足輸出紋波的要求。
幾點說明：
1、一般電源都是輸出有功功率，即阻性負載，這時我們直接取Co1 = Co2濾波效果最好。
2、即使負載有部分感性成分，因為一般Co2都比較大，其容抗足以應付較大的感性負載沖擊，一般不必考慮加大Co2.
3、容性負載（比如電解電源和充電電源）時，可考慮減小Co2（即突出Co1），大幅度減小也沒有關系。
4、電焊電源可以（應該）取消Co2.
5、諧振負載（比如超聲波電源、感應加熱電源）慎用此法。
6、濾波就是濾波，別和拓撲里面的電感攪在一起，只有這樣才能達到最好的效果。
7、除特殊情況外，不建議使用兩極或多級LC濾波，在總電容量和總用銅用磁量相當?shù)那闆r下，單級濾波紋波效果最好，也不會產生駐波干擾。四、設計舉例（典型）輸出濾波
將就上一貼的50KHz、100W（120W）反激電源為例，當前紋波指標為30mV.
現(xiàn)在要求達到2mV的紋波精度。
方法一：加大輸出濾波電容：
將現(xiàn)用濾波電容C2的2200uF增加15倍，即33mF，輸出紋波則對應降低15倍（沒考慮ESR），即等于2mV.
如果覺得33mF25V的海量電解不好找，或者不合算，那么：
方法二：增加一級LC濾波：
當Co1 = Co2 = 470uF時，配合一個5A 1.3uH的電感，輸出（與PWM同頻的）紋波即可下降到1.6mV以下�；蛘撸�
當Co1 = Co2 = 330uF時，配合一個5A 2.2uH的電感，輸出紋波即可下降到2.0 mV左右。可見，即使增加一點點LC濾波。對輸出紋波、成本、體積的改善都是非常顯著的。
再來看這個濾波電感的工況：
電流的直流成分5.0A，交流成分0.1A左右，大約只占2%.
也就是說，這個電感基本上就是個直流偏電感，交流成分甚微。這意味著可以不必使用高級材料，也不考慮集膚效應，用普通鐵粉芯磁環(huán)單股繞制即可。
下面是這個電感的設計參數(shù)：
小結
在輸出端增加LC濾波網(wǎng)絡是很簡單的事情，只要將濾波電容一分為二、（隨便）插入一個電感就能使（不插入電感等效于原電路）濾波效果顯著提升，而且效果總是比單電容濾波效果好。因此：
1、工程師應該隨時想到：“我那個濾波電容是不是應該分成二個，中間插個小工字？”而且不用算，肯定比單電容好。
2、此法在同等情況下提高濾波效果，或者在同等濾波效果下降低成本、縮小體積，甚至縮小PCB面積。
3、既然不增加成本（甚至降低成本）就能夠實現(xiàn)，因此在拓撲里面（的電感上或者控制模式上）去打主意減少紋波就是一件既費力又不討好的事情，什么“某某拓撲、某某模式紋波大”的問題也不再應是問題。
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