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开关电源的储能电感和滤波电感

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开关电源

的储能电感和滤波电感

储能电感是指用于低压不隔离升压或降压式开关电源变压器的单绕组电感。按不同开关电源的电路结构,此类电感均在500uH以下。为了充分发挥磁性材料的有效导磁率,一般均采用环形闭合磁路的磁心,必须穿绕的方式,因而其漏磁通近否为零,体积也相对减小。因此,环形磁心被广泛用于低压变换器中作为储能电感(高压电路中由于其匝数增多,线径也比较细,即使用专用的设备进行绕制也不太可靠,因而采用较少)。

在开关电源中,环形磁心常被作为输入与输出电压的滤波电感,主要因为其环导磁率相对较大,辐射杂散电磁场较少,相对导磁率也增大,在一定电感量时所需绕组匝数减小,因而绕组的分布电容也减少,滤波器的阻尼频率范围更宽。环形磁心滤波器电感被广泛用于常模滤波器和共模滤波器中。在常模滤波器中,有时同一磁心用于多组输出电压的滤波电感。如常用于电脑PC电源的输出电压滤波器,其中±5V、±12V共用一只环形磁心组成的滤波器,正电压输入和负电压输入的相位是相反的,因而各绕组电流方向是相同的,故其作用属常模滤波。尽管±5V的负载电流较大,因为滤波电感匝数极少,不会引起磁心磁饱和。

目前在开关电源的噪声抑制中,共模滤波器被广泛应用。共模滤波对双线传输中的对称干扰,优于常模滤波器。在开关电源的市电输入端加入共模滤波器,是抑制电网与开关电源之间双向脉冲干扰极为有效的措施。因为开关电源的矩形波干扰频谱极宽,实用中虽采取分段绕法也难以兼顾如此宽的频率范围。一般国外设备对EMI指标要求极为严格。有时不得不采取两组共模滤波器串联,其中一组由双U型磁心配以专用分隔成四段的骨架绕制出较大的电感量,每组线圈被分成两段绕制,以减少绕组的分布电容。此类共模滤波电感,每组线圈电感量可达40mH,用于抑制开关脉冲的基波和低奇次谐波。另外一组则用环形磁心绕成电感量为2*300uH的小电感,专用于抑制矩形脉冲的高奇次谐波成分。

与共模滤波器配套的滤波电容一般容量较大,在0.1~0.33uF之间,以使滤波器对带阻频率呈现极低的阻抗。当共模滤波器设置于市电输入端时,该电容一般选用耐压600V的聚丙烯露箔式电容,以减小电容器的等效串联电感。无论容量大小,在此处最好不用卷饶式双引线的电容器。

另外,在开关电源组装中,开关管的电极引脚常套入一只或两只小磁珠,在电路上画成等效小电感。这是利用非晶合金材料制成的小磁珠,具有高导磁率,它能够使穿过其中心孔的导线分布电感增大,虽然其等效电感很小,但会使导线周围强磁场集中于导磁材料中,以减小对空间的辐射。

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