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  • 怎么选择boost升压电路的电感?只要三个公式
    怎么选择boost升压电路的电感?只要三个公式
  • 怎么选择boost升压电路的电感?只要三个公式
  • 来源:工程师看海  发布日期: 2021-12-29  浏览次数: 717

    原文来自公众号:工程师看海

    BOOST电源架构是一种非常经典的升压电源方案,它是利用开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出的一种开关电源,它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用在各行业电子设备,是不可缺少的一种电源架构。

    以前介绍过BOOST电路的基本原理:

    BOOST升压电路原理详解

    wx_article__bf69882cac54469d0546bfc676e88d4a

    今天介绍下怎么选择Boost升压电路的电感,看完这篇文章你就会选择电感了。

    根据以前文章的推导,开关闭合时,充电路径见上图绿色回路,此时给电感充电,可以列出方程:

    wx_article__5d894315347b9f9cf98d187c6c2ba118

    其中:

    Vi:输入电压         L:电感量    △Ion:充电时电感电流纹波

    D:开关的占空比    T:开关周期,是频率f的倒数

    将上面公式稍微整理,可以得到:

    wx_article__88ec98e2a3c30f7e065a04e591563222

    截止到此时,我们得到了流过电感的电流纹波,然后需要求出流经电感的平均电流:

    wx_article__2dbadfbcad6506d7c2648001e1191f63

    η是boost的效率,开关电源效率一般是比较高的,如果只是近似计算,效率可以取90%。

    wx_article__e908e0063955a75b56b601d26f6031d6

    最后一个公式,电源的输出总电流,是直流电基础之上,叠加的交流电流,我们需要计算直流加交流时的最大电流:

    wx_article__9845fc7d2546e7a7c86389afd3f38002

    以上就是推导过程,重新整理3个公式:

    wx_article__22753f58863def5514edc6a996ed8ee9

    从推导的公式可以看出,选择大电感时,产生的纹波也小,可以降低电感器的磁滞损耗和 EMI。但同样地,物极必反,负载瞬态响应时间增加。

    wx_article__7ecb9973cfc707a895786ce856f9fd0a

    我们对上图中的boost进行仿真,分别对比470uH和100uH时的纹波,示波器中绿色的是输出电压,红色的是电感电流。

    可以看出其仿真结果与计算基本一致,在Vi=10V,Vo=20V,f=20Khz,D=50%前提下:

    电感选取为470uH时,△Ion=0.5A;

    电感选取为100uH时,△Ion=2.5A;

    (1mV=1mA)而输出电压基本不变

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    以上介绍的是计算流经电感的最大电流,下面介绍如何根据电流选择电感,知道了最大电流再选择电感,此过程和选择BUCK电感的过程接近,可以参考下面文章:

    怎么选择BUCK降压电源的电感?

    电感参数有哪些?怎么选择电感?

    1. 电感值

    电感值通常要留一定余量比如20%-30%,然后将具体数值落入实际的电感值内。

    2. 饱和电流

    Isat要大于计算的最大电流,一般建议Isat要比Imax高大约20%-30%。

    3. 自谐振频率

    理想电感的阻抗随着频率增加而增加,而实际电感具有直流电阻和寄生电容,在低频处呈现感性,在高频处呈现容性。我们需要让电感的自谐振频率避开它的工作频率,一般可以以10倍频率作为参考,也就是说开关频率要低于谐振频率的10%。

    4. 直流电阻DCR

    大的DCR会引起热损,尤其是在重载情况下,对于DCR具体的选择一般没有特殊要求,尽量小一些。


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