电源滤波
在以上介绍的DC/DC转换电路中,采用的是DC/DC升压转换器件,升压型DC/DC转换器的电路结构如图3所示。
开关K导通时电池BT给电感L充电,在L中以场的形式储存能量1/(2L×I2)。其中,I为电感电流。K断开后,L中的磁能又以电能的形式释放给滤波电容C2和负载RL.周期性的开关操作使电池能量源源不断地送入负载,而输出电压被转换为:
Vout = Vin/(1-δ)
式中,δ为开关占空比(导通时间占工作周期的比率)。控制电路监测输出电压并控制占空比,从而达到调节和稳定输出电压的目的。本文介绍的DC/DC升压转换器件的控制方式均为PFM(脉冲频率调制),具有较小的静态电流,轻载情况下效率较高,但纹波稍大。为保证主电路稳定工作,必须考虑对电源输出进行滤波。一般采用无源滤波电路来进行滤波,无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型,LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。当采用电感滤波或复式电感型滤波时,需采用电感量高、体积大的电感,对手持、便携式产品并不适用,所以在负载电流较小的场合,采用RCπ型滤波,结构简单、经济,滤波效果也比较好。滤波电容的等效串联电阻《ESR)是造成输出纹波的主要因素,电容的材质应选择具有较低ESR的陶瓷电容、铝电解电容和钮电解电容,应尽量避免标准铝电解电容。采用RCn型滤波时,输出电压两端的脉动系数S=1/(Kω×C×R)。K为常数,由该公式可知,在ω值一定的情况下,R愈大,C愈大,则脉动系数愈小,也就是滤波效果就越好。R值增大时,电阻上的直流压降会增大,这样就增大了直流电源的内部损耗;若增大C的电容量,又会增大电容器的体积和重量,也不易实现,因此电容的容量一般为10-100 uF,电阻的值一般在10Ω以下。
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