[发明专利]一种基于路耦合的全桥式开关电源纹波系数预测方法

说明书

本发明公开了一种基于路耦合的全桥式开关电源纹波系数预测方法，包括确定全桥式开关电源电路拓扑图及电路器件参数；确定变压器副边两端的电压；计算输出滤波电感L两端的电压；计算输出滤波电感L上的电流；计算通过输出滤波电容C和等效串联电阻ESR的纹波电流；计算理想输出滤波电容C两端的电压；基于电容滞后特性，计算输出滤波电容C两端电压的滞后时间Δt；确定实际输出滤波电容C两端的电压；计算等效串联电阻ESR两端的电压；确定全桥式开关电源总纹波电压表达式；计算全桥式开关电源总纹波电压的峰峰值；计算全桥式开关电源纹波系数。本发明建立了一种全桥式开关电源中电路器件参数与纹波系数的路耦合模型，实现了不同电路器件参数下的纹波系数的快速预测。

技术领域

本发明属于电源电路技术领域，具体是一种基于路耦合的全桥式开关电源纹波系数预测方法，用于全桥式开关电源的纹波系数的快速预测。

背景技术

随着雷达天线技术的快速发展，有源相控阵雷达天线的研制如火如荼，相较于传统的大功率、高电压发射机电源，在有源相控阵雷达系统中转变为大电流的低电压电源向T/R组件供电。由于相控阵雷达天线对发射机电源体积、重量的要求严格，需要提高电源的集成度，所以一般采用体积小、重量轻、效率高、功耗小的高密度电源来为T/R组件供电。与线性电源体积大、重量大、效率低相比，开关电源的调整管工作在饱和和截止状态，采用高频变压器替代了笨重的工频变压器，因此具有体积小、重量轻、效率高、功耗小、稳压范围广、滤波效率高、高频化、输入抗干扰性好、输出电压稳定等优点，这使其成为相控阵雷达高密度电源的首选目标。

虽然开关电源具有以上的优点，但是开关电源的输出纹波电压大，且纹波系数是衡量开关电源性能的的关键指标，开关电源性能的好坏影响着相控阵雷达的性能。为保证相控阵雷达天线的电性能，预测纹波系数及减小纹波系数是很有必要的。目前，电子电路设计工作者一般是采用在开关电源的设计过程中，结合工程实际经验及纹波系数指标的要求，进行电源电路中器件的选取，使其设计的开关电源满足低纹波的性能。此外，关于开关电源原理和应用的专著也非常丰富，但是少有详细介绍开关电源输出电压纹波产生的机理和纹波系数计算方法的文章和专著，更少有纹波系数准确值的计算公式。

因此，选取一种典型的全桥式开关电源作为研究对象，从路耦合的角度出发，分析建立了全桥式开关电源中电路器件参数与纹波系数的函数关系，从而实现快速、准确地预测全桥式开关电源中不同电路器件参数下的纹波系数是一种可行有效的方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于路耦合的全桥式开关电源纹波系数预测方法，以便快速、准确地预测全桥式开关电源中不同电路器件参数下的纹波系数，从而快速衡量开关电源性能是否满足要求。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种基于路耦合的全桥式开关电源纹波系数预测方法，该方法包括下述步骤：

(1)确定全桥式开关电源电路拓扑图及电路器件参数；

(2)根据全桥式开关电源的电路拓扑图及电路器件参数，基于全桥式开关电源中开关管的开关控制及变压器的电磁感应特性，确定变压器次级线圈两端的电压V_T(t)；

(3)根据变压器次级线圈两端的电压V_T(t)，依据基尔霍夫电压理论，计算输出滤波电感L两端的电压V_L(t)；

(4)根据输出滤波电感L两端电压V_L(t)，计算流经输出滤波电感L的电流I_L(t)；

(5)根据流经输出滤波电感L的电感电流I_L(t)，依据基尔霍夫电流理论，计算通过输出滤波电容C和等效串联电阻ESR的纹波电流I(t)；