手册中指定充电电流(放电电流也一样)称为“C”。1C 定额是假定电池充电 1 小时达到电池的
额定容量值:例如以 1C(20A)对 20AH 电池充电一小时的电池容量为 1×20A=20AH。铅酸电池通常均
衡充电电流小于 0.3C。均衡充电一般首先以 0.15C 恒流充电一定时间,当达到容量的 90%后,再转换
到恒压充电,进入浮充状态。浮充电压通常由生产厂家设置。环境温度 25℃时,一般按单体电池电压
2.23V~2.35V(大部分用 2.23V~2.25V)之间设置浮充电压。环境温度每升高 1℃,浮充电压下降
0.005V。充满电时单体电池端电压在 2.23V 左右。过充电和充电电流过大都会损伤电池,使电池寿命
大大缩短。电池充足后,维持自放电浮充电流,一般在 0.05C 以下。铅酸电池还不能过放电,一般认
为单体电池端电压达到 1.75V 应当终止放电。所以,要正确使用电池应当对电池的充、放电电压、电
流和容量(电流和时间积分)进行检测和控制,才能保证电池的长寿命。
各种不同化学机理的电池-铅酸电池,锂电池,镍镉电池,锌-空气和镍氢(NiH)电池,无论那
种,都具有自身的特性。所以你得花费一定时间去研究它们。最好的办法是去找愿意和你紧密合作的
制造商,并认真地听取他们忠告。
1.3
开关电源供给各种不同的负载,各种负载都有自己的特性,负载对开关电源提出符合自己特性的
要求。因此开关电源设计者必须了解负载特性,才能做好符合要求的电源。前面讨论了蓄电池一般特
性,如果开关电源作为充电器对电池充电。则开关电源必须具有恒流充电和浮充能力。这里不再讨
论。下面分别简要说明其它负载要求
现代计算机要求电源高速切换。现在许多计算机电源为 3.3V,从数据库调出数据,要求电源能适
应 30A/µs 负载跃变。举例来说,假定负载从零变化到 7A,花的时间小于 1µs。如果你的开关电源的
带宽 20kHz,要变化到新的负载水平时间为 1/20kHz=50µs,假设电流上升是线性的,那么你尚缺少
的电荷量是(7A/2)50µs=175µC,如果允许 3.3V 电压波动是 66mV,如果此瞬态能量由电容提供,你应
当需要 175µC/66mV=3mF 才能避免电压跌落超过允许值。
值得注意的是你不能用一个 3300µF 电容达到这个目的,而是应当用许多小电容并联。这是因为
母线上电压跌落并不是变换器的带宽限制,而是电容的 ESR 造成的。你需要最大 ESR 为 66mV/7A=
9mΩ的电容。如果每个电容的 ESR 近似为 100mΩ,需要 11 个电容并联,最好选择 300µF 的钽电
容。当然这种计算是假定变换器输出到负载连线是无电感和电阻的,如果引线长,你就需要更高性能
的电源。
在以上计算中另一个假定是变换器有足够的大信号响应。稳定性在以后详细讨论,但你必须确定
满足小信号响应误差放大器的摆率(slew rate)也应当是足够的,但这不总是正确的。变换器的大信号带
宽不能大于小信号带宽,如果运放摆率较低,大信号带宽可能比较小。
从以上的例子看到为使变换器体积减少,实质上是要变换器具有较宽带宽和高速放大器。在今天
的工业界,这是继续推动开关电源向更高的开关频率(带宽不超过开关频率的一半)的主要原因,某
些变换器的工作频率现在已达 2MHz,带宽 100kHz。
1.3.2
各种负载要求噪声是不同的。例如蜂窝电话电源中射频功率放大器要求低噪声。变换器电源提供
放大器栅极和漏极(放大器由 FET 构成)电压,如果电源上有变换器开关频率的纹波,那么放大器输
出也就有纹波,因为输出功率由栅极和漏极电压决定,通过改变这些电压来控制输出功率大小。而放
大器输出是射频,纹波是载波频率的边带。由于纹波被接收机作为信号解调产生的边带,所以很容易
看到你不需要的纹波(谐波)。
有些情况就不一定。你的和提出要求的工程师研究研究,是否一定要很高的噪声要求,并告诉
他,噪声要求越高,代价越大。
要满足低噪声的要求,应当考虑电感电流在输出电容 ESR 上产生的峰峰值纹波和二极管及晶体管
转换产生的开关噪声两者的造成纹波。在要求非常低噪声时,想用足够大的滤波电感和多个电容并联
是不切实际的,一般在变换器输出加后续线性调节器或外加滤波环节。
后续线性调节器决不是好的选择,因为效率低。一般的办法在主滤波器后面增加一级 LC 滤波器
(图 1.2)。如果反馈从原来输出电容端取回,主反馈保持原来的稳定性,而与外加滤波无关。但外加
的 LC 滤波是不可控制的,当阶跃负载时将引起振铃现象,破坏了引入附加滤波器的目的。
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