BOOST电源架构是一种被广泛应用于各行业电子设备中的经典升压电源方案。它利用开关管的开通和关断时间的比率来维持稳定的输出电压,是一种开关电源。BOOST电源具有小型、轻量和高效率等特点,在电子设备中扮演着不可或缺的角色。
在之前的讨论中,我们介绍了BOOST电路的基本原理,以及如何利用这种架构实现升压功能。
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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:
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。
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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,可以搜索下面文章:
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%,否则可能使得电感烧毁。
\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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