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原文來自公眾號:工程師看海
BOOST電源架構是一種非常經典的升壓電源方案,它是利用開關管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出的一種開關電源,它以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用在各行業電子設備,是不可缺少的一種電源架構。
以前介紹過BOOST電路的基本原理:
BOOST升壓電路原理詳解
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。
根據以前文章的推導,開關閉合時,充電路徑見上圖綠色回路,此時給電感充電,可以列出方程:
其中:
Vi:輸入電壓 ? ? ? ? L:電感量 ? ?△Ion:充電時電感電流紋波
D:開關的占空比 ? ?T:開關周期,是頻率f的倒數
將上面公式稍微整理,可以得到:
截止到此時,我們得到了流過電感的電流紋波,然后需要求出流經電感的平均電流:
η是boost的效率,開關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%。
最后一個公式,電源的輸出總電流,是直流電基礎之上,疊加的交流電流,我們需要計算直流加交流時的最大電流:
以上就是推導過程,重新整理3個公式:
從推導的公式可以看出,選擇大電感時,產生的紋波也小,可以降低電感器的磁滯損耗和 EMI。但同樣地,物極必反,負載瞬態響應時間增加。
我們對上圖中的boost進行仿真,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
以上介紹的是計算流經電感的最大電流,下面介紹如何根據電流選擇電感,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%,然后將具體數值落入實際的電感值內。
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,在低頻處呈現感性,在高頻處呈現容性。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。
