多路输出电源中耦合电感的模型及分析

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1、万方数据第16卷第s期电工技术学报2001年10月多路输出电源中耦合电感的模型及分析ModelandAnalysisoftheCoupledInductorinMulti—outputConverter陈乾宏阮新波严仰光(南京航空航天大学航空电源重点实验室210016)ChenQianhongRuanXinboYanYangguang(NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics210016China)摘要耦合电感是多路输出电源中的关键部件，但其工作机理却未得到足够认识。本文根据所引入的耦

2、台电感的数学模型，分析了耦合电感匝比的设计，以及耦合电感对于输出电流脉动、负载交错性能、输出动态性能的影响。在深入分析的基础上，文中还提出新的调整输出纹波的方法(改变耦合电感的绕制方法来调整输出纹波)和改善输出负载交错性能的方法。仿真和实验结果验证7所提方法的有效性。关链词：多路输出电源耦合电感输出电流脉动负载交错性能中图分类号：TM462AbstractThecoupledinductoristhekeyeomponentofthemulti—outputconverter．whileit’sworkingprincipleha

3、sriotteenwidelyanddeeplyunderstood．Basedonthemodelintroduced，thee／一feetofthecoupledinductoronoutputdynamics、outputcurrentrippleandcrossregulationhavebeenanalyzedindetailinthispaper．Accordingtotheanalysis，thenovelmethodstoregulatetheoutputripplevoltageortoachievezerori

4、pplecurrentinthemulti—-outputconvertersarepresentisthispa--per．Theexperimentandsimulationresultsverifytheeffectivenesso／themethodspresented．Keywords：Multi-outputconverterCoupledinductorOutputripplecurrentCross—regulation1引言多路输出电源的应用非常广泛，其中耦合电感又是较为关键的部件。尽管耦合电感在多路输出电源中被

5、普遍采用，但它对多路输出电源性能改善的机理却未能得到普遍认识，这在国内更为突出。从80年代至今，国外已对多路输出电源进行较深入的研究”。J，但对耦合电感的研究相对较少。其中文献f3]中给出一般性的结论，缺少细致分析；文献[4]偏重系统控制模型的数学推导；文献[5]提出的改进方法适于采用多磁路结构磁心的耦合电感，如EE、El型铁氧体磁心，却不适于普遍应用的铁粉心电感；文献[6]针对耦合电感对多路输出电源负载交错性能的影响进行了深入的分析，但提出的改善方法有限制，不利于主控路轻载、从属路重载的负载交错性能。而国内则多为实验研究，理论分

6、析较少。本文的目的就是要引入相对简单、有效的耦合电感的模型，据此进行原理分析，并基于分析结果，进一步给出实用的性能改善方法。文中先引人变压器的数学模型作为耦合电感的分析基础，讨论耦台电感匝比关系的设计，以及耦合电感对于输出陈乾害女，1974年生，1998年在南京航空航天大学获得硕士学位并继续攻读博士学位．主要研究方向为功事因数校正技术、软开关变换嚣及硅集成技术．发表论文数篇。阮首t男．1970年生．1996年在南京航空航天大学获博士学位，现为该校副教授，是IEEEM帅her，主要研究方向为高额软开关直．直变换器，高鞭较开关逆变器以

7、及变换器的建模分析，发表论文30余篇，出版专著两部。万方数据第16卷第5期胨乾宏等多路输出电螺中辆合电感的模型及分析41电流脉动、负载交错性能、输出动态性能的影响，根据分析结果给出调整输出纹波和改善多路输出负载交错性能的实用方法。实验和仿真结果与理论分析一致。2耦合电感的模型对图1所示的耦合电感(不限于图中所示的主电路)，人们习惯用自感上，，和互感MOJl±行模型描述。见式(1)E，篙+铲鲁，”去上，，：]

8、-图1多路输出电源中的拱合电感Fig．1Thecoupledinductorofthemulti-outputconvert

9、er采用互感描述的模型在实际应用中主要有三个问题：①模型与耦合电感匝比关系无直接关联，但耦合电感匝比关系对电路的影响较大；②模型所需参数较多，需要n(n+1)／2个参数；③互感参数不便于直接铡量，需外加激励。针对以上问题，引人变压器的数学模型进行分