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01、BUCK電路的引數計算

案例:設計一個Buck電路,滿足如下效能指標要求:

一、效能指標要求

  1、輸入電壓

      標準直流電壓48V

  2、輸出電壓

      直流電壓24V,5A

  3、輸出電壓紋波

      100mV

  4、電流紋波

      0.25A

  5、開關頻率

      fs = 250kHz

  

二、需要計算的引數

   1、佔空比D1
   2、電感L
   3、電容C
   4、開關元件Q的選取

  

三、BUCK電路拓撲

在這裡插入圖片描述
   * D:續流二極體
   * L和C組成LPF

  

四、BUCK電路工作原理

   1、當t=[0,Ton]時,控制訊號是的MOS管導通,續流二極體D截止,向電感L充磁,向電容C充電;
   2、當t=[Ton,T]時,MOS管截止,續流二極體D導通續流,電容C放電和電感L中電流下降維持;

  

五、引數計算的假設前提條件

   1、開關管和二極體均為理想型器件;
   2、電感L較大,使得在一個週期內電流連續,且無內阻;
   3、直流輸出電壓Uo恆定;
   4、整個電路無功耗;
   5、電路已達到穩態;

  

六、BUCK電路引數計算所需要的理論知識

   1、基爾霍夫電壓/電流定律;
     (1)基爾霍夫電壓定律:
       在一個迴路中,電壓代數和為0。
     (2)基爾霍夫電流定律:
       在一節點,流進該節點的電流代數和等於流出該節點的代數和。

   2、法拉第定律;
         UL / L = ΔIL / Δt
   3、當電路達到穩態時:電感L上的電壓滿足“伏秒值相等的原則”,即:
         Von·Ton + Voff·Toff = 0
   4、電容的定義式:
         C = ΔQ/ΔUc

  

七、導通時的佔空比D的計算

   1、開關管導通時,由基爾霍夫電壓定律得:
         UL = Ui - Uo
   2、開關管斷開時,由基爾霍夫電壓定律得:
         UL = - Uo
   3、針對電感L應用“伏秒值相等的原則”得:
         (Ui - Uo)·D·Ts - Uo(1 - D)Ts = 0
   4、求的D為:
         D = Uo / Ui

  

八、電感L的計算

   1、開關管導通時,由基爾霍夫電壓定律得:
         UL = Ui - Uo
   2、由法拉第定律:
         UL / L = ΔIL / D·Ts
   3、電感L為:
         L = UL·D·Ts/ΔIL

  

九、電容C的計算

   1、電容C充電的電荷為:
         ΔQ = ΔIL·Ts / 8
   2、電容定義式:
         C = ΔQ/ΔUc
   3、將1中的式子帶入2中:
         C = (ΔIL·Ts) / (8ΔUc)

  

十、案例中各個元器件的引數計算

   1、佔空比D
      D = Uo / Ui = 0.5
   2、電感量L
      L = UL·D·Ts / ΔIL = (48-24)*0.5*(1/250*10^-3)/0.25 = 0.000192H
   3、電容量C
      C = (ΔIL·Ts) / (8ΔUc) = (0.25A / 250kHz)/ (8 * 0.1V) = 0.00000125F

  

注:1、此文若有侵權,聯絡我,立即刪除此文;

  2、文中若有錯誤望兄弟們指出,我們一起學習進步。共同成為開關電源大神!!!