精通开关电源设计笔记（可编辑）.doc

精通开关电源设计笔记 B＝VΔtNA独立电压方程 →BAC＝ΔB2＝VON×D2NAf 见P72-73 N表示线圈匝数A表示磁心实际几何面积通常指中心柱或磁心资料给出的有效面积Ae BPK＝LIPKNA不能超过磁心的饱和磁通密度 由公式知道大的电感量需要大的体积否则只增加匝数不增加体积会让磁心饱和 磁场纹波率对应电流纹波率r r＝2IACIDC＝2BACBDC BPK＝1＋r2BDC→BDC＝2BPK r＋2 BPK＝1＋2rBAC→BAC＝r BPK r＋2→ΔB＝2 BAC＝2r BPK r＋2 磁心损耗决定于磁通密度摆幅ΔB开关频率和温度 磁心损耗＝单位体积损耗×体积具体见P75-76 Buck电路 电容的输入输出平均电流为0在整个周期内电感平均电流＝负载平均电流所以有IL＝Io 二极管只在sw关断时流过电流所以ID＝IL×1－D 则平均开关电流Isw＝IL×D 由基尔霍夫电压定律知 Sw导通时VIN ＝VON＋VO＋VSW → VON＝VIN－VO－VSW ≈VIN－VO假设VSW相比足够小 VO＝VIN－VON－VSW ≈VIN－VON Sw关断时VOFF ＝VO＋VD → VO＝VOFF－VD ≈VOFF 假设VD相比足够小 由34可得D＝tONtON＋tOFF ＝VOFFVOFF ＋VON 由8可得D＝VO VIN－VO＋VO D＝VO VIN 10直流电流IDC＝电感平均电流IL即IDC≡IL＝Io 见5 11纹波电流IAC＝ΔI2＝VIN1－DD 2Lf＝VO1－D2Lf 由1349得 ΔI＝VON×tONL ＝VIN－VO×DLf＝VIN－DVIN×DLf＝VIN1－DD Lf ΔI tON＝VONL＝VIN－VOL ΔI＝VOFF×tOFFL ＝VOT1－DL ＝VO1－DLf ΔI tOFF＝VOFFL＝VOL 12电流纹波率r＝ΔI IL＝2IACIDC 在临界导通模式下IAC＝IDC此时r＝2 见P51 r＝ΔI IL＝VON×DLf IL＝ VIN－VO ×DLf IL ＝VOＦＦ×1－DLf IL＝VO×1－DLf IL 13峰峰电流IPP＝ΔI＝2IAC＝r×IDC＝r×IL 14峰值电流IPK＝IDC＋IAC＝1＋r2×IDC＝1＋r2×IL＝1＋r2×IO 最恶劣输入电压的确定 VOIo不变VIN对IPK的影响 D＝VO VIN VIN增加↑→D↓→ΔI↑ IDC＝IO不变所以IPK↑ 要在VIN最大输入电压时设计buck电路 p49-51 例题变压器的电压输入范围是15-20v输出电压为5v最大输出电流是5A如果开关频率是200KHZ那么电感的推荐值是多大 解也可以用伏微秒数快速求解见P69 buck电路在VIN 20V时设计电感 由9得到D＝VO VIN＝520＝025 L VO×1－D rf IL＝5 1-025 042001035 9375μH IPK＝1＋r2×IO＝10425＝6A 需要9375μH 6A附近的电感 例题buck变换器电压输入范围是18-24v输出电压为12v最大负载电流是1A期望电流纹波率为03最大负载电流处假设VSW＝15VVD＝05V并且f＝150KHz那么选择一个产品电感并验证这些应用 解buck电路在最大输入电压VIN＝24V时设计 二极管只在sw关断时流过电流＝负载电流所以ID＝IL×1－D＝IO 则平均开关电流Isw＝IL×D 由基尔霍夫电压定律知 Sw导通时 VIN ＝VON＋VSW → VON＝VIN－VSW VON≈VIN 假设VSW相比足够小 Sw关断时 VOFF ＋VIN＝VO＋VD → VO＝VOFF＋VIN－VD VO≈VOFF＋VIN 假设VD相比足够小 VOFF＝VO＋VD－VIN VOFF≈VO－VIN 由34可得D＝tONtON＋tOFF ＝VOFFVOFF ＋VON 由17可得D＝VO－VIN VO－VIN＋VIN ＝VO－VIN VO →VIN＝VO×1－D 19直流电流IDC＝电感平均电流IL即IDC＝IO1－D 20纹波电流IAC＝ΔI2＝VIN×D2Lf＝VO1－DD2Lf 由1341718得 ΔI＝VON×tONL＝VIN×TDL ＝VIN×DLf ΔI tON＝VONL＝VINL ΔI＝VOFF×tOFFL ＝VO－VINT1－DL ＝VO1－DDLf ΔI tOFF＝VOFFL＝VO－VINL 21电流纹波率r＝ΔI IL＝2IACIDC 在临界导通模式下IAC＝IDC此时r＝2 见P51 r＝ΔI IL＝VON×DLf IL＝VOＦＦ×1－DLf IL→L＝VON×Drf IL r＝VON×DLf IL＝VIN×DLf IL VOＦＦ×1－DLf IL