米6体育平台手机版

ZHCU677E June 2019 – April 2024 TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SJ-Q1

2.3.4.5 电容器选型

双有源电桥中的输出电容器必须设计为能够处理纹波。图 2-19 说明电容电流是电流 I_HB2 和输出电流 I_Load 之间的差值，也称为 I_OUT，如方程式 17 所示。图 2-20 中也展示了波形。I_HB2 是整流和调节后的电感器电流。通过 P_out / V₂ 可获得最佳输出电流 I_out。根据 I_out 和 I_HB2 之间的差值，可以得到电荷 ΔQ（标记为蓝色）。然后，可以使用方程式 18 来计算所需的电容，以获得允许的最大纹波电压。

方程式 17.

I_{c a p} = I_{H B 2} - I_{o u t}

方程式 18.

C_{o u t} = \frac{Δ Q}{V_{r i p p l e}}

由于电流波形取决于输入至输出电压比和相移，因此需要对所有临界情况进行此分析。

使用 MATLAB® 脚本可获取不同输入至输出电压比下的 ΔQ。该脚本首先对图 2-20 中所示的理想电容电流波形进行插值，并减去 I_out。生成的波形为电容电流 I_C,out。接下来，计算 I_C,out 的积分。从 max(∫I_C,out) 减去 min(∫I_C,out) 可得到 ΔQ。在 10kW 输出功率以及标称输入和输出电压下，得到的 ΔQ 为 12µC。在较低的输出电压下，ΔQ 将增加至 50µC。使用方程式 18 和 5V 的电压纹波可产生所需的 10µF 输出电容。假设电容器中没有寄生效应，这些是理想值。在当前设计中，使用了 ESR 相对较高的铝电解电容器。因此，需要 470µF 输出电容来将纹波降低到 5%。在下一个设计版本中，将设计更改为具有更低 ESR 的薄膜电容器，从而能够显著降低输出电容。

图 2-19 双有源电桥中的输出电流

图 2-20 输出电容器电流

电容器还需要能够处理 RMS 电流，该电流通过方程式 19 计算得出。

方程式 19.

I_{C, R M S} = \sqrt{\frac{φ}{2 \times π} \times \frac{1}{3} \times (i_{C 2}^{2} + i_{C 2} \times i_{C 3} + i_{C 3}^{2}) + (1 - \frac{φ}{2 \times π}) \times \frac{1}{3} \times (i_{C 1}^{2} + i_{C 1} \times i_{C 2} + i_{C 2}^{2})}

其中

i_{C 1} = (i_{1} \times N) - I_{o u t}

i_{C 2} = (i_{2} \times N) - I_{o u t}

i_{C 3} = (- i_{1} \times N) - I_{o u t}