開關電源原理與設計（連載十）并聯開關電源儲能電感的計算

1-4-3.并聯開關電源儲能電感的計算

與前面計算反轉式串聯開關電源中儲能電感的數值方法基本相同，計算并聯式開關電源儲能電感也是從流過儲能電感的電流為臨界連續電流狀態著手進行分析。并聯式開關電源中的儲能電感與反轉式串聯開關電源中的儲能電感工作原理基本一樣，都是在控制開關K關斷期間才產生反電動勢向負載提供能量，因此，流過負載的電流只有流過儲能電感電流的四分之一。

根據(1-45)式：

iLm =Ui*Ton/L —— K關斷前瞬間 (1-45)

(1-45)式可以改寫為：

4Io =Ui*T/2L —— K關斷前瞬間 (1-53)

式中Io為流過負載的電流，當D = 0.5時，其大小等于最大電流iLm的四分之一;T為開關電源的工作周期，T正好等于2倍Ton。

由此求得：

L =Ui*T/8Io —— D = 0.5時 (1-54)

或：

L >Ui*T/8Io —— D = 0.5時 (1-55)

(1-54)和(1-55)式，就是計算并聯式開關電源儲能電感的公式。同理，(1-54)和(1-55)式的計算結果，只給出了計算并聯開關電源儲能濾波電感L的中間值，或平均值，對于極端情況可以在平均值的計算結果上再乘以一個大于1的系數。

對于電感取不同數值和在不同的占空比狀態下工作的情況分析，請參考前面關于“反轉式串聯開關電源儲能電感的計算”內容的論述。

1-4-4.并聯式開關電源儲能濾波電容的計算

并聯式開關電源儲能濾波電容的計算，可以參考前面串聯式開關電源或反轉式串聯開關電源中儲能濾波電容的計算方法，同時還可以參考圖1-6中儲能濾波電容C的充、放電過程。

這里要特別注意的是，并聯式開關電源與反轉式串聯開關電源中的儲能電感一樣，僅在控制開關K關斷期間才產生反電動勢向負載提供能量，因此，即使是在占空比D等于0.5的情況下，儲能濾波電容器充電的時間與放電的時間也不相等，電容器充電的時間小于半個工作周期，而電容器放電的時間則大于半個工作周期，但電容器充、放電的電荷是相等的，即電容器充電時的電流大于放電時的電流。

從圖1-13可以看出，并聯式開關電源，流過負載的電流比串聯式開關電源流過負載的電流小一倍，流過負載的電流Io只有流過儲能電感最大電流iLm的四分之一。在占空比D等于0.5的情況下，電容器充電的時間為3T/ 8，電容充電電流的平均值為3iLm/8 ，或3io/2 ;而電容器放電的時間為5T/8 ，電容放電電流的平均值為0.9 Io。因此有：

式中ΔQ為電容器充電的電荷，Io流過負載的平均電流，T為工作周期。電容充電時，電容兩端的電壓由最小值充到最大值(絕對值)，相應的電壓增量為2ΔUc，由此求得電容器兩端的波紋電壓ΔUP-P為：

(1-58)和(1-59)式，就是計算并聯開關電源儲能濾波電容的公式(D = 0.5時)。式中：Io是流過負載電流的平均值，T為開關工作周期，ΔUP-P為濾波輸出電壓的波紋，或電壓紋波。一般波紋電壓都是取電壓增量的峰-峰值，因此，當D = 0.5時，波紋電壓等于電容器充電的電壓增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc 。

同理，(1-58)和(1-59)式的計算結果，只給出了計算并聯式開關電源儲能濾波電容C的中間值，或平均值，對于極端情況可以在平均值的計算結果上再乘以一個大于1的系數。

當開關K工作占空比D小于0.5時，由于流過儲能濾波電感L的電流會不連續，電容器放電的時間將遠遠大于電容器充電的時間，因此，開關電源濾波輸出電壓的紋波將顯著增大。另外，開關電源的負載一般也不是固定的，當負載電流增大的時候，開關電源濾波輸出電壓的紋波也將會增大。因此，設計開關電源的時候要留有充分的余量，實際應用中最好按(1-58)式計算結果的2倍以上來計算儲能濾波電容的參數。