摘要：介绍了基于二端口网络的开关电源输入平波电路设计的一般原理和方法。该方法通过对平波电路输
入导纳和输出阻抗的设计,能保证平波电路在对高频分量具有良好平波效果的同时,尽可能减小对低频分量
的衰减,而且在平波的同时不影响电源的负荷能力。依据该原理设计的四阶直流线路平波器应用到了工程实际,运行结果表明该原理具有良好的工程实践性。
关键词： 输入平波电路；输入导纳；输出阻抗
引言
电子技术的迅速发展,对电子仪器和设备提出了更高的要求。性能上,更加安全可靠;功能上,不断增加;使用上,自动化程度越来越高;体积上,日趋小型化。这使得具有众多优点的开关电源在计算机、通信、航天、彩色电视等方面得到了日益广泛的应用。但是,由于开关稳压电源中,开关管工作在开关状态,其交变电压和电流会通过电路的元器件产生很强的尖峰干扰和谐振干扰。这些干扰严重的污染了市电电网,影响邻近电子仪器及设备的正常工作;同时,由于这一缺点,使得开关电源无法应用于一些精密的电子仪器中,因此,尽量降低开关电源的电磁干扰,提高其使用范围,是从事开关电源设计必须考虑的问题。
本文作者应用了二端口网络的原理,对开关电源中平波电路进行了分析,给出了输入平波电路设计的一般方法及相关参数的计算方法。
1 基于二端口网络输入平波电路的设计
目前广泛使用的开关电源,无论单管式、推挽式、半桥式、全桥式都可以归纳为如图1 所示的形式 (以单相为例) 。
由图1 可以看出:通过对输入平波电路的配置,可以改变电路的等效阻抗,进而达到预期的平波效果。
1. 1 输入平波电路双端口网络模型的建立
依据图1 所示的一般性原理图,可以建立如图2 所示的输入平波电路双端口网络模型。
其混合参数方程如下:
式中: g11为输入导纳; g22为输出阻抗; g12为反向电流增益; g21为正向电压增益。由式(1) 可以转化为如图3 所示的等效电路图。
1. 2 输入平波电路设计的一般原理
在开关电源的设计中,输入平波电路必须要满足以下几项要求:
①要保证平波电路在平波的同时,不影响电源的负荷能力;
②对于输入的低频分量,要求平波电路尽量不造成衰减;
③对于高频谐波分量,平波电路要有良好的平波效果。
结合式(1) 所示的混合参数方程及图3 所示的等效原理图,由要求①可以得出:平波电路的输入导纳和输出阻抗要尽可能小,也即g11 = g22 = 0 ;由要求②可以得出:对于低频分量,反向电流增益g12和正向电压增益g21设计值要尽量为1 , 而输入导纳和输出阻抗要尽可能小, 也即g12 = g21 = 1 ,g11 = g22 = 0 ;
由要求③可以得出:对于高频分量, g11 , g12 ,g21 , g22都要尽可能的小。综合以上的分析结论,这就是输入平波电路设计的一般方法及平波效果的评判标准。
