Входное напряжение пульсаций и выходное напряжение пульсаций для конденсаторов

Оба конденсатора имеют пульсации, потому что ток катушки индуктивности возрастает или падает.

Вы вычислили пульсации на выходе: либо ток дросселя достаточно велик, чтобы ток мог заряжать конденсатор, либо ток дросселя мал, поэтому конденсатор должен разряжаться в нагрузку.

То же самое касается входного конденсатора. Либо переключатель включен, поэтому от него потребляется ток для увеличения тока индуктора, либо переключатель выключен, поэтому от него не потребляется ток, что является фазой, когда ток индуктора падает.

Ток во входном конденсаторе зависит от конструкции коммутационной ячейки и условий эксплуатации. Первое, что нужно понять при идеальной развязке или входном фильтре, это то, что все высокочастотные импульсы переменного тока подаются конденсатором, в то время как постоянный ток течет в источнике входного сигнала. Конечно, это приближение, но именно это подразумевается при расчете пульсирующих токов. Ток, потребляемый понижающим преобразователем, например, такой же, как у ключа питания. Этот ток состоит из постоянного и переменного компонентов. Квадратичная сумма этих токов приводит к входному действующему току:$I_{SW,rms}=\sqrt{I_{in,dc}^2+I_{in,ac}^2}$.

В этой формуле постоянный ток — это просто входной ток, полученный с учетом отдаваемой мощности и входного напряжения:$I_{in,dc}=\frac{P_{out}}{V_{in}}=\frac{V_{out}I_{out}}{V_{in}}=MI_{out}$. Таким образом, среднеквадратичное значение тока в конденсаторе определяется как$I_{C,rms}=\sqrt{I_{SW,rms}^2-I_{in,dc}^2}$.

Чтобы определить среднеквадратичное значение тока в силовом ключе, вы можете взглянуть на формулу, которую я вывел во втором издании моей книги об источниках питания. Если вы моделируете или измеряете ток, циркулирующий в силовом ключе понижающего преобразователя, работающего в режиме непрерывной проводимости (CCM), вы должны увидеть следующую форму волны:

и если вы будете следовать шагам расчета, среднеквадратичное значение тока в переключателе будет получено с помощью следующего выражения:

$I_{SW,rms}=\frac{\sqrt{D(12I_{out}^2+\Delta I_L^2)}}{2\sqrt{3}}$.

Давайте проверим эту формулу с помощью быстрого расчета для понижающего преобразователя на 10 А:

В этом примере среднеквадратичное значение тока во входном конденсаторе довольно велико и составляет около 5 А. Симуляция SIMPLIS подтверждает это значение:

Если ваш преобразователь имеет другую структуру, вы будете действовать аналогичным образом, чтобы сначала получить входную текущую сигнатуру и извлечь из нее значение ac.