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  • 怎么選擇boost升壓電路的電感?只要三個公式
    怎么選擇boost升壓電路的電感?只要三個公式
  • 怎么選擇boost升壓電路的電感?只要三個公式
  • 來源:工程師看海  發(fā)布日期: 2021-12-29  瀏覽次數(shù): 2,465

    原文來自公眾號:工程師看海

    BOOST電源架構(gòu)是一種非常經(jīng)典的升壓電源方案,它是利用開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸出的一種開關(guān)電源,它以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用在各行業(yè)電子設(shè)備,是不可缺少的一種電源架構(gòu)。

    以前介紹過BOOST電路的基本原理:

    BOOST升壓電路原理詳解

    wx_article__bf69882cac54469d0546bfc676e88d4a

    今天介紹下怎么選擇Boost升壓電路的電感,看完這篇文章你就會選擇電感了。

    根據(jù)以前文章的推導(dǎo),開關(guān)閉合時,充電路徑見上圖綠色回路,此時給電感充電,可以列出方程:

    wx_article__5d894315347b9f9cf98d187c6c2ba118

    其中:

    Vi:輸入電壓 ? ? ? ? L:電感量 ? ?△Ion:充電時電感電流紋波

    D:開關(guān)的占空比 ? ?T:開關(guān)周期,是頻率f的倒數(shù)

    將上面公式稍微整理,可以得到:

    wx_article__88ec98e2a3c30f7e065a04e591563222

    截止到此時,我們得到了流過電感的電流紋波,然后需要求出流經(jīng)電感的平均電流:

    wx_article__2dbadfbcad6506d7c2648001e1191f63

    η是boost的效率,開關(guān)電源效率一般是比較高的,如果只是近似計算,效率可以取90%。

    wx_article__e908e0063955a75b56b601d26f6031d6

    最后一個公式,電源的輸出總電流,是直流電基礎(chǔ)之上,疊加的交流電流,我們需要計算直流加交流時的最大電流:

    wx_article__9845fc7d2546e7a7c86389afd3f38002

    以上就是推導(dǎo)過程,重新整理3個公式:

    wx_article__22753f58863def5514edc6a996ed8ee9

    從推導(dǎo)的公式可以看出,選擇大電感時,產(chǎn)生的紋波也小,可以降低電感器的磁滯損耗和 EMI。但同樣地,物極必反,負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)時間增加。

    wx_article__7ecb9973cfc707a895786ce856f9fd0a

    我們對上圖中的boost進(jìn)行仿真,分別對比470uH和100uH時的紋波,示波器中綠色的是輸出電壓,紅色的是電感電流。

    可以看出其仿真結(jié)果與計算基本一致,在Vi=10V,Vo=20V,f=20Khz,D=50%前提下:

    電感選取為470uH時,△Ion=0.5A;

    電感選取為100uH時,△Ion=2.5A;

    (1mV=1mA)而輸出電壓基本不變

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    wx_article__17ffadb9d248dd87d42ca25c2efd4dd4

    以上介紹的是計算流經(jīng)電感的最大電流,下面介紹如何根據(jù)電流選擇電感,知道了最大電流再選擇電感,此過程和選擇BUCK電感的過程接近,可以參考下面文章:

    怎么選擇BUCK降壓電源的電感?

    電感參數(shù)有哪些?怎么選擇電感?

    1. 電感值

    電感值通常要留一定余量比如20%-30%,然后將具體數(shù)值落入實際的電感值內(nèi)。

    2. 飽和電流

    Isat要大于計算的最大電流,一般建議Isat要比Imax高大約20%-30%。

    3. 自諧振頻率

    理想電感的阻抗隨著頻率增加而增加,而實際電感具有直流電阻和寄生電容,在低頻處呈現(xiàn)感性,在高頻處呈現(xiàn)容性。我們需要讓電感的自諧振頻率避開它的工作頻率,一般可以以10倍頻率作為參考,也就是說開關(guān)頻率要低于諧振頻率的10%。

    4. 直流電阻DCR

    大的DCR會引起熱損,尤其是在重載情況下,對于DCR具體的選擇一般沒有特殊要求,盡量小一些。


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