良许Linux教程网 干货合集 怎么选择boost升压电路的电感?

怎么选择boost升压电路的电感?

BOOST电源架构是一种非常经典的升压电源方案,通过控制开关管的开通和关断时间比率来维持稳定的输出电压。作为一种开关电源,BOOST电源以其小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于各个行业的电子设备中,可以说是不可或缺的一种电源架构。

BOOST电源的基本框架如下图所示:

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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:

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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:

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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:

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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%。

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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:

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以上就是推导过程,重新整理3个公式:

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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。

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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。

\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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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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