如何確定Buck拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的DC-DC電路的電感？

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本篇文章主要介紹了Buck拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的DC-DC電路的電感計(jì)算，大家可以學(xué)習(xí)一下！

一、三種基礎(chǔ)拓?fù)洌╞uck boost buck-boost）的電路基礎(chǔ)：

1.電感的電壓公式，推出ΔI＝V×ΔT/L

2.sw閉合時(shí)，電感通電電壓VON，閉合時(shí)間tON sw關(guān)斷時(shí)，電感電壓VOFF，關(guān)斷時(shí)間tOFF

3.功率變換器穩(wěn)定工作的條件：ΔION＝ΔIOFF即，電感在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，其電流變化相等。那么由1，2的公式可知，VON ＝L×ΔION/ΔtON ，VOFF ＝L×ΔIOFF/ΔtOFF ，則穩(wěn)定條件為伏秒定律：VON×tON＝VOFF×tOFF

4.周期T，頻率f，T＝1/f，占空比D＝tON/T＝tON/（tON＋tOFF）→tON＝D/f ＝TD

→tOFF＝（1－D）/f

二、Buck電路

5.電容的輸入輸出平均電流為0，在整個(gè)周期內(nèi)電感平均電流＝負(fù)載平均電流，所以有：IL＝Io

6.二極管只在sw關(guān)斷時(shí)流過(guò)電流，所以ID＝IL×（1－D）

7.則平均開關(guān)電流Isw＝IL×D

8.由基爾霍夫電壓定律知：

Sw導(dǎo)通時(shí)：VIN ＝VON＋VO＋VSW → VON＝VIN－VO－VSW≈VIN－VO假設(shè)VSW相比足夠小

VO＝VIN－VON－VSW≈VIN－VON

Sw關(guān)斷時(shí)：VOFF ＝VO＋VD → VO＝VOFF－VD≈VOFF 假設(shè)VD相比足夠小

9.由3、4可得D＝tON/（tON＋tOFF）＝VOFF/（VOFF ＋VON）

由8可得：D＝VO/{（VIN－VO）＋VO}

D＝VO/ VIN

10.直流電流IDC＝電感平均電流IL，即IDC≡IL＝Io 見(jiàn)5

11.紋波電流IAC＝ΔI/2＝VIN（1－D）D/ 2Lf＝VO（1－D）/2Lf

由1，3、4、9得，ΔI＝VON×tON/L

＝（VIN－VO）×D/Lf＝（VIN－DVIN）×D/Lf＝VIN（1－D）xD/ Lf

ΔI/ tON＝VON/L＝（VIN－VO）/L

ΔI＝VOFF×tOFF/L

＝VOT（1－D）/L

＝VO（1－D）/Lf

ΔI/ tOFF＝VOFF/L＝VO/L

12.電流紋波率r＝ΔI/ IL＝2IAC/IDC 在臨界導(dǎo)通模式下，IAC＝IDC，此時(shí)r＝2 見(jiàn)P51

r＝ΔI/ IL＝VON×D/Lf IL＝(VIN－VO)×D/Lf IL

＝VOＦＦ×（1－D）/Lf IL＝VO×（1－D）/Lf IL

13.峰峰電流IPP＝ΔI＝2IAC＝r×IDC＝r×IL

14.峰值電流IPK＝IDC＋I(xiàn)AC＝（1＋r/2）×IDC＝（1＋r/2）×IL＝（1＋r/2）×IO

最惡劣輸入電壓的確定：

VO、Io不變，VIN對(duì)IPK的影響：

D＝VO/ VIN VIN增加↑→D↓→ΔI↑, IDC＝IO,不變，所以IPK↑。

三、設(shè)計(jì)案例

某型號(hào)的DC-DC集成電路輸入電壓范圍是4.7-16V，現(xiàn)在有個(gè)電路用它來(lái)把12V轉(zhuǎn)為3.3V，最大輸出電流是2A。如果開關(guān)頻率是500KHZ，那么電感的推薦值是多大？

解：

（1）buck電路在VIN=12V時(shí)設(shè)計(jì)電感

（2）占空比：D＝VO/ VIN＝3.3/12＝0.275

（3）L=VO×（1－D）/ rf I＝3.3*(1-0.275)/(0.4*500*103*2)=5.98μH

（4）IPK＝（1＋r/2）×IO＝（1+0.4/2）*2＝2.4A

（5）需要5.98μH 飽和電流2.4A附近的電感

審核編輯 黃昊宇