Buck电路电感选型方法 开关电源从储能器件类型可以分为电感型的和电容型的。针对电感型的无论是Buck还是Boost,无论是升压降压或其他类型,电感在整个电路里起着非常重要的的作用。主要作用为储能并传递能量,储能的同时会对波形进行整形。 »如下图示:降压转换器由DC输入电源Vin、导通开关S、续流D二极管(单向导通)、储能元件L、输出电容C及负载R组成。 电感有储能并滤除交流成分的效果,储能和滤波的效果是否能满足要求,怎么去选取这个电感?电感有不同类型,构造,材料,参数(它的饱和电流,额定电流等),如何考虑和选取?下面主要来讨论电感的一个选取。 我们知道Buck电路有开关和闭合两种状态,这两种状态分别持续Ton,和断开Toff。 在Ton这段时间里就是闭合的,电流的变化量就是最大电流减去最小电流。 电流增量: △I=Imax-Imin=(Vin-Vo)*Ton/L 断开之后,电感上面仍然有电流,只是电流在减小,减小的这个量就是最小电流减最大电流。 电流减量: △I=Imin-Imax=-Vo/L*Toff 无论是增量还是减量,统称为电感电流的变化量△IL: △IL=|Imin-Imax|=(Vin-Vo)*Ton/L=-Vo/L*Toff 而已知Buck电路的Vo=(Vo/T)*Vin,得: Ton=(Vo/Vin)*T=Vo/(Vin*fswitch) 任意代入△IL=Ton*(Vin-Vo)/L,可得,流经电感的纹波电流(峰峰值交流成分)Iripple: Iripple=(Vin-Vo)/LVo/(Vin*fswitch) ☞Iripple为峰峰值电流: Iripple=Vo*(Vin-Vo)/L*Vin*fswitch =Ipeak(max)-Ipeak(min) 出达到稳态后,在某一开关周期内(电流对时间积分,左边绿色区域就是开关闭合时流经电感的电荷,右边紫色区域就是开关断开时流经电感的电荷): 得流经电感电流的有效值(均方根): IRMS=[Ipeak(max)+Ipeak(min)]/2 当达到稳定状态的时候,流经电感的电流就等于输出电容和负载的电流: IL=IC+Io 当输出达到稳态时:IRMS=Io(达到稳态的时候,流经负载R的电流就是电感电流的直流成分) 因此: Io负载电流通常指的是最大输出电流。 交流部分就是他的纹波电流,纹波电流最后通过输出电容给它滤波。 为了使Buck工作是CCM模式,则需满足,流经电感的电流始终大于0(正向流通): 电感电流过小,带负载能力比较弱,属于轻载模式。如果电流为零,可能会出现不连续甚至震荡的情况,所以当有负载的时候,希望他维持在CCM这样的状态(持续电流模式)。要维持CCM电流,就是流经电感的电流要为正或要一直有电流,这个电流无论多大一直要有,不能停不能为零。 将纹波电流带入到小于两倍的输出电流之后,可得维持CCM电感的必要条件: 只要电感大于这个值,就以为着电感工作时始终有电流,就是维持了CCM的模式,这其实为我们选取电感提供了一个基本的指向。 那是不是只要大于维持CCM这个值,输出结果、性能、纹波就好了,其实不是。 让电感值处于维持CCM电感的必要条件时,它的电路性能是什么样子的? 仅维持CCM的最小电流即:
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