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本页主题: [转]BUCK(step down)续流电感的选择(power switch) 显示签名 | 打印 | 加为IE收藏 | 收藏主题 | 上一主题 | 下一主题

little monk



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5come5帮你背单词 [ fuel /fjuəl/ n. 燃料,养料;v. (给)…加燃料,刺激,推动 ]


[转]BUCK(step down)续流电感的选择(power switch)

以实际测量值为基础,计算辅助
电流纹波系数控制在0.1~0.3
电流纹波系数=0.5*Ipp/Irms

以下为转载
前不久曾有网友在一个BUCK应用中,先后用两个不同来路的经验公式计算,得出了5uH和150uH两个差别巨大的值,是公式本身有问题吗?显然不是,理论都是一样的,只不过不同人理解和应用有别而已。下面谈谈我的认识。
BUCK电感工作在单向磁化状态,磁芯一般有三大类:工字型磁芯、带气隙的EI磁芯、低u磁环。这三种磁性材料有一个共的特点,就是不容易产生磁饱合。 BUCK电感发生磁饱合是很危险的,磁饱合状态下,磁芯的磁导率迅速下降,电感量将成比例下降,瞬间流过很大的电流,可导致输出电压升高。好在DC-DC 拥有灵敏的电压反馈环路及过流过热保护功能,能讯速调整占空比,或令开关复位,输出电压不会比设定值高出太多,也不会烧毁开关管。
电感的损耗分铜损和铁损。铜损是电流流过电感线圈产生的欧姆热,铁损主要有涡流损耗和磁滞损耗。对于涡损,我对书本上的说法持不同意见,书上认为涡损与频率成正比,它们无一例外都认为感应电动势由磁通量变化速率决定,显然是“天下文章一大抄”的结果。
我认为实际应用中,涡损只与每伏匝数和占空比有关:把涡损看作串在变压器一匝绕组上的电阻的欧姆热,感应电动势只与电源电压和原线圈匝数有关,而感应电流的产生与消失,与原线圈同步。
可见,频率在数百K量级,电感每匝伏数不到1伏/匝情况下,对于电阻率几千欧/cm2/cm量级的磁芯,涡损可以忽略不计。
磁滞损耗,是磁力线方向改变,或磁动势发生变化时,分子电流变化时消耗的能量,它是磁芯发热的主要愿因。电感器电流纹波系数大,磁滞损耗就大。
较大的电流纹波系数,还要求输出滤波电容能承受较大的纹波电流,并且有较小的ESR,输出纹波的大小,等于纹波电流值在ESR上的压降,以及在容抗上的压降之和。
电感量的取值,推荐以额定输出电流时,电感电流纹波系数为0.1~0.3,纹波系数越小,对滤波电容要求越低,同时磁滞损耗也越小。
实际应用中,受体积和成本限制,不能随便采用大体积的电感器,那么怎样在同型磁芯中的基础上,兼顾最大的电感量与足够的饱合电流呢?我认为在电流纹波系数 0.1~0.3的情况下,电感峰值电流仅为输出直流电流的1.1~1.3倍,饱合电流达到额定输出电流的1.5倍足亦,同一电感饱合电流要求由2降到 1.5能达到什么目的?它能保证线圈加多1/3,从而增加7/9的电感量,将电流纹波系数降低44% 。
可能有人担心,同一磁芯满槽率一定的情况下,匝数加多1/3,线径就要减25%,铜损将增加44%,然而铜损一般都很小,同时滤波电容的正切损耗和ESR电阻发热电流随纹波电流的下降呈几何量级下降,足以弥补增多的铜损。故对效率基本上无影响。
可以用示波器测量纹波系数:取一段细导线,阻值以不影响电路工作为宜。将它从中间对折,绕成无感电阻,串在滤波电容地与继流二极管地之间,即可对电感电流取样,用示波器观查它的波形,电流的峰值与谷值之差的一半,除以平均电流即为电流纹波系数。
如果你观察到的纹波系数大于0.3,说明电感值不足,应适当加大。个别DC-DC的设计公式很bt,如MC34063,按它的公式推出来的电感取值,电流纹波系数为1,难怪很多[屏蔽]叫它噪声太大。我认为要达到比较好的性能,这个电感需要加大到Lmin值的7-10倍,即保证电流纹波系数减小到 0.1-0.3。
正激电源(FORWARD变换器)是BUCK电路的衍生应用,故本法同样适用于正激电源


[ 此帖被little monk在2010-12-26 17:17重新编辑 ]
顶端 Posted: 2010-12-26 16:14 | [楼 主]
roma_totty



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5come5帮你背单词 [ sentence /'sentəns/ n. 句子,宣判,判决;vt. 宣判,判决 ]


原创?
顶端 Posted: 2010-12-26 16:49 | [1 楼]
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5come5帮你背单词 [ job /d3əob/ n. 工作,职位,零话,一件工作,任务,职责 ]


定技术帖...  对开关电源完全恐惧中...
顶端 Posted: 2010-12-26 16:55 | [2 楼]
mingo



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5come5帮你背单词 [ interval /'intəvəl/ n. 间歇,间距,幕间休息 ]


哟,电源管理了~
顶端 Posted: 2010-12-27 00:56 | [3 楼]
pll





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5come5帮你背单词 [ substitute /'sΛbstitju:t/ n. 代用品,代替者;vt. 用…代替,代以 ]


没听过电流纹波系数,只听过电压纹波系数,假如处于连续电流模式与不连续电流模式交界,岂不是纹波系数为1???有什么意义么?即使处于不连续模式对我使用没什么影响,求电源方面工作,求内推
顶端 Posted: 2010-12-27 09:04 | [4 楼]
buther



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Quote:
引用第4楼pll于2010-12-27 09:04发表的  :
没听过电流纹波系数,只听过电压纹波系数,假如处于连续电流模式与不连续电流模式交界,岂不是纹波系数为1???有什么意义么?即使处于不连续模式对我使用没什么影响,求电源方面工作,求内推

临界连续模式的电流纹波系数为2,电流是三角波
顶端 Posted: 2010-12-27 09:27 | [5 楼]
pll





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5come5帮你背单词 [ september /sep'tembə/ n. 九月 ]


电流纹波系数=0.5*Ipp/Irms
楼主是这么定义的 ,应该是1
顶端 Posted: 2010-12-27 10:29 | [6 楼]
buther



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5come5帮你背单词 [ shrink /rink/ vi. 萎缩,收缩,缩小,减少 ]


应该是和平均值比
顶端 Posted: 2010-12-27 11:37 | [7 楼]
little monk



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5come5帮你背单词 [ goods /gudz/ n. 商品,货物 ]


还是要考虑噪声的     ,不考虑噪声倒是临界都没问题
顶端 Posted: 2010-12-28 09:41 | [8 楼]
qiushidaren



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啥子意思哦,李和尚
顶端 Posted: 2010-12-30 14:45 | [9 楼]
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楼上的,我绕山绕水,最后又绕了做电源设计了,跟本科毕设领域相同,只是张波搞的是芯片级的
顶端 Posted: 2010-12-30 16:01 | [10 楼]
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