如何选择boost升压电路的电感？
原文来自公众号:硬件工程师看海
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
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:
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:
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:
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%。
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:
以上就是推导过程,重新整理3个公式:
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。
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
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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