干貨|怎么選擇boost升壓電路的電感?三個公式搞定!

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BOOST電源架構是一種非常經典的升壓電源方案,它是利用開關管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出的一種開關電源,它以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用在各行業電子設備,是不可缺少的一種電源架構。

干貨|怎么選擇boost升壓電路的電感?三個公式搞定!的圖1

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。

根據推導,開關閉合時,充電路徑見上圖綠色回路,此時給電感充電,可以列出方程:

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其中:

Vi:輸入電壓         L:電感量    △Ion:充電時電感電流紋波

D:開關的占空比    T:開關周期,是頻率f的倒數

將上面公式稍微整理,可以得到:

干貨|怎么選擇boost升壓電路的電感?三個公式搞定!的圖3

截止到此時,我們得到了流過電感的電流紋波,然后需要求出流經電感的平均電流:

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

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最后一個公式,電源的輸出總電流,是直流電基礎之上,疊加的交流電流,我們需要計算直流加交流時的最大電流:

干貨|怎么選擇boost升壓電路的電感?三個公式搞定!的圖6


以上就是推導過程,重新整理3個公式:

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從推導的公式可以看出,選擇大電感時,產生的紋波也小,可以降低電感器的磁滯損耗和 EMI。但同樣地,物極必反,負載瞬態響應時間增加

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我們對上圖中的boost進行仿真,分別對比470uH和100uH時的紋波,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果與計算基本一致,在Vi=10V,Vo=20V,f=20Khz,D=50%前提下:

電感選取為470uH時,△Ion=0.5A;

電感選取為100uH時,△Ion=2.5A;

(1mV=1mA)而輸出電壓基本不變

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以上介紹的是計算流經電感的最大電流,下面介紹如何根據電流選擇電感,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。


1. 電感值

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


2. 飽和電流

Isat要大于計算的最大電流,一般建議Isat要比Imax高大約20%-30%,否則可能使得電感燒毀

3. 自諧振頻率

理想電感的阻抗隨著頻率增加而增加,而實際電感具有直流電阻和寄生電容,在低頻處呈現感性,在高頻處呈現容性。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。

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