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高手怎麼選擇boost升壓電路的電感?只要三個公式

硬件工程師看海 2021-07-01 09:31 次閲讀

原文來自公眾號:硬件工程師看海

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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

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電感

今天介紹下怎麼選擇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迴路,此時給電感充電,可以列出方程:

電感

最後一個公式,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:

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,示波器綠色的是輸出電壓紅色的是電感電流

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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:

怎麼選擇BUCK降壓電源的電感?

電感參數有哪些?怎麼選擇電感?

1. 電感值

電感值通常要留一定餘量比如20%-30%,然後將具體數值落入實際的電感值內。

2.飽和電流

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

3. 自諧振頻率

理想電感的阻抗隨着頻率增加而增加,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,也就是説開關頻率要低於諧振頻率的10%。

4.直流電阻DCR

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

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