原文來自公眾號:工程師看海

BOOST電源架構(gòu)是一種非常經(jīng)典的升壓電源方案,它是利用開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率,維持穩(wěn)定輸出的一種開關(guān)電源,它以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在各行業(yè)電子設(shè)備,是不可缺少的一種電源架構(gòu)。

以前介紹過BOOST電路的基本原理:

BOOST升壓電路原理詳解

今天介紹下怎么選擇Boost升壓電路的電感,看完這篇文章你就會選擇電感了。

根據(jù)以前文章的推導(dǎo),開關(guān)閉合時(shí),充電路徑見上圖綠色回路,此時(shí)給電感充電,可以列出方程:

其中:

Vi:輸入電壓 ? ? ? ? L:電感量 ? ?△Ion:充電時(shí)電感電流紋波

D:開關(guān)的占空比 ? ?T:開關(guān)周期,是頻率f的倒數(shù)

將上面公式稍微整理,可以得到:

截止到此時(shí),我們得到了流過電感的電流紋波,然后需要求出流經(jīng)電感的平均電流:

η是boost的效率,開關(guān)電源效率一般是比較高的,如果只是近似計(jì)算,效率可以取90%。

最后一個(gè)公式,電源的輸出總電流,是直流電基礎(chǔ)之上,疊加的交流電流,我們需要計(jì)算直流加交流時(shí)的最大電流:

以上就是推導(dǎo)過程,重新整理3個(gè)公式:

從推導(dǎo)的公式可以看出,選擇大電感時(shí),產(chǎn)生的紋波也小,可以降低電感器的磁滯損耗和 EMI。但同樣地,物極必反,負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間增加。

我們對上圖中的boost進(jìn)行仿真,分別對比470uH和100uH時(shí)的紋波,示波器中綠色的是輸出電壓,紅色的是電感電流。

可以看出其仿真結(jié)果與計(jì)算基本一致,在Vi=10V,Vo=20V,f=20Khz,D=50%前提下:

電感選取為470uH時(shí),△Ion=0．5A;

電感選取為100uH時(shí),△Ion=2．5A;

(1mV=1mA)而輸出電壓基本不變

以上介紹的是計(jì)算流經(jīng)電感的最大電流,下面介紹如何根據(jù)電流選擇電感,知道了最大電流再選擇電感,此過程和選擇BUCK電感的過程接近,可以參考下面文章:

怎么選擇BUCK降壓電源的電感?

電感參數(shù)有哪些?怎么選擇電感?

1． 電感值

電感值通常要留一定余量比如20%-30%,然后將具體數(shù)值落入實(shí)際的電感值內(nèi)。

2． 飽和電流

Isat要大于計(jì)算的最大電流,一般建議Isat要比Imax高大約20%-30%。

3． 自諧振頻率

理想電感的阻抗隨著頻率增加而增加,而實(shí)際電感具有直流電阻和寄生電容,在低頻處呈現(xiàn)感性,在高頻處呈現(xiàn)容性。我們需要讓電感的自諧振頻率避開它的工作頻率,一般可以以10倍頻率作為參考,也就是說開關(guān)頻率要低于諧振頻率的10%。

4． 直流電阻DCR

大的DCR會引起熱損,尤其是在重載情況下,對于DCR具體的選擇一般沒有特殊要求,盡量小一些。