Buck电路电感电容参数选择

核心提示首先看过程,t=0时加了230v的电压,全部加在了电感上,但是接下来的1ms时间里,这个电压逐步由电容来分担,如果时间足够长,电容的电压最终将达到250v.不过1ms后,脉冲撤掉,电容上的分压从t=1ms时的值向0回落。所以关键问题就是1m

首先看过程,t=0时加了230v的电压,全部加在了电感上,但是接下来的1ms时间里,这个电压逐步由电容来分担,如果时间足够长,电容的电压最终将达到250v.

不过1ms后,脉冲撤掉,电容上的分压从t=1ms时的值向0回落。所以关键问题就是1ms时候,电容的分压。

我们假设u1为电感上的电压,u2为电容上的电压。

正式的解法,当然是你列出来的两个条件(电感的条件少了一个负号),加上u1+u2=u;

i1=i2两个条件,再加上t=0和t=1ms时候的初始条件求解二阶微分方程,这个方程并不难解,不过大量的经验告诉我们,这些分压的解具有:

v0+vexp(-(t-t0)/τ)

的形式

可以看出,这个电压从t=t0时刻的刺激发生后,以指数形式趋向一个值:v0,指数上的τ项是时间常数,表示这个过程发生的快慢。把这个解的形式代入你的方程,会发现τ=sqrt(lc),其实这个结论在lc回路里可以直接用的。

然后,利用初始条件,你可以继续求出v0和v。

我们使用通常使用的简化方法,直接写出在t=0-1ms这段时间内解的形式:

u1=u11+u12exp(-t/τ)

u2=u21+u22exp(-t/τ)

可以看出,假如t趋向无穷,u1=u11,事实上,实际情况里,你知道如果长时间没有新的变化,u1将变成0,所以u11=0.

在t=0时,

u1=u11+u12

=u12。

实际上你也知道在这个时刻电压应该是230v,

所以u12=230.

同样的步骤,你可以得到u21和u22:

u2=250-230exp(-t/τ)

把u2(t=1ms)<=50v代入,可以看出:

τ>=1ms/(ln(230/200))=7.15

ms

所以,条件为:

lc>=51.2*10^-6

s^2

所以,如果电容是微法量级的,需要几十亨的电感,这个要求不低。

电流的话,你可以用电容上面的分压,利用你的微分式导出,不过这个应该是最简便的方法。

这个是有计算公式的,根据 输入输出电压、输出最大电流的大小选择合适的电感值,还与开关电源的工作频率、纹波电流大小等等有关,电感的选择与MOS管的开关频率没有直接关系,mos管也是根据开关电源的频率和其他参数选择的。

一般电感值越大,滤波效果越好,纹波电流越小,但是DCR也会越大,输出额定电流越小

反之,电感值越小,滤波效果越差,纹波电流越大,不过DCR越小,传导损耗小,输出额定电流大

 
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