1_DC-DC基本拓撲升降壓

電路圖根據(jù)步驟添加相關參數(shù)和電路缺省部分

電感(采用L x I 圖解法選電感)

升降壓變換器:
設輸入電壓為12~15v周伦,輸出電壓為5v,最大負載電流為2A及志。如果開關頻率是200kHz,那么推薦電感多少倚搬?


(1)對于升降壓變換器,需要從VINMIX(12v)開始設計電感命咐;

(2)占空比為:D=Vo/(Vo+VIN)=5/(5+12)=0.294;

(3)周期為: T = 1/f = 1/200kHz = 5(μS);

(4)導通時間tON為: tON = D x T = 0.294 x 5 =1.47(μS)窜司;

(5)伏秒積(用導通時間計算)為:VIN x tON=12 x 1.47=17.64(V·μS);

(6)若r=0.4,Et=17.64V·μS议薪,則L x IL=Et/r=17.64/0.4=44.1(μS·A);

(7)對于2A負載,IL=Io/(1 - D)=2/(1 - 0.294)=2.9A;

(8)因此哼御,需要L=44.1/2.9=15.2(μH);

(9)電感額定值必須不小于(1+r/2) x IL=1.2 x 2.9=3.48 A。

綜上所述液肌,需要一個 15.2μH/3.48A 的(或接近此值的)電感。

一般電感設計步驟:

升降壓變換器:
設輸入電壓為12~15v泊脐,輸出電壓為5v,最大負載電流為2A。(在最大負載時)預計電流紋波率為0.4。若VSW=1.5v,VD=0.5V,f=200kHz鬓梅。試選擇一個成品電感并校驗此應用。


(1)對于升降壓變換器擅耽,需要從VINMIX(12v)開始設計電感憾儒;

(2)占空比為:D=(Vo + VD)/(VIN+Vo - VSW + VD)=(5 +0.5)/(12 + 5 - 1.5 + 0.5)=0.34756;

(3)導通時間tON為: tON = D / f = 0.34756/200 000=1.7378(μS)阳掐;

(4)當開關管導通時,電感兩端的電壓為:
VON=VIN - VSW=12 - 1.5=10.5(V);

(5)伏秒積(用導通時間計算)為:Et=VON x tON=10.5 x 1.7378=18.2469(V·μS);

(6)若r=0.4,Et=18.2469 V·μS,則L x IL=Et/r=18.2469/0.4=45.61725(μS·A);

(7)對于2A負載钳恕,IL=Io/(1 - D)=2/(1 - 0.34756)=3.1A;

(8)因此,需要L=(L x IL) / IL=18.2469 / 3.1=6.9(μH);

(9)電感額定值必須不小于(1+r/2) x IL=1.2 / 3.1=3.72A。

綜上所述巩检,需要一個 6.9μH/3.72A 的(或接近此值的)電感。

選擇成品電感并校驗所選電感是否合適

所選成品電感的電感值為10μH±20%迟螺,接近6.9μH的需要,并且它的額定電流為3.8A浙垫,非常接近3.1A的需求。現(xiàn)在校驗其他參數(shù)是否適用。
所選成品電感鏈接

貼片成品電感(來自立創(chuàng)商城)

IDC(A) LDC(μH) 飽和電流(A)MAX DCR(mΩ) L測定頻率(kHz)
3.8 10±20% 4.1 18.5±20% 100

所選電感飽和電流為4.1A较店,比峰值電流3.72A大婚度,符合要求。


頻率對電感值影響

在200kHz位置,頻率對電感值幾乎不影響


額定頻率和電流的電感值

由圖可知電感值還在可接受范圍以內且比10μH大
  • 由于數(shù)據(jù)手冊其他參數(shù)沒有(溫升,銅損,磁損旬薯,磁通密度等),這里只能分析到這里骤公。目前各項參數(shù)都符合要求(在200kHz頻率和特定電流下電感值有明顯上升(比10大)在可接受范圍)

一般二極管選擇步驟

二極管額定電流:2Io=2 x 2=4(A);

二極管額定電壓:(1 + 20%) x (Vo + VINMAX)=1.2 x (5 + 15)=24(V);

二極管反向耐壓:\sqrt{2}x 額定電壓=1.414 x 24=34(V);

二極管選型

所選二極管的反向電壓為40V钦听,接近34V的需求垒棋;并且它的額定電流為5A,非常接近4A的需求乖订;它的額定電壓為28V,接近24V的需求蜡吧;壓降為0.5V。
所選肖特基二極管鏈接

肖特基二極管(來自立創(chuàng)商城)


一般開關管選擇步驟

最大占空比:DMAX=\frac{V_{O}+V_{D}}{V_{INMAX}+V_{O}-V_{SW}+V_{D}}=

最大占空比處的平均電感電流:IL_DMAX\frac{I_{O}}{1-D_{DMAX}}

開關導通時間:tON_DMAX=\frac{D_{MAX}}{f}

開關管導通時钥庇,電感兩端電壓:VON_DMAX=V_{INMAX}-V_{SW}

伏微秒積:EtDMAX=V_{ON\_DMAX}\times t_{ON\_DMAX}

最大占空比處的電流紋波率:rDMAX=\frac{Et_{DMAX}}{L\ast I_{L}}

開光管有效電流:IRMS_IN=I_{L\_DMAX}\ast \sqrt{D_{MAX}\ast \left ( 1+\frac{r_{DMAX^{2}}}{12} \right ) }

開關管額定電流:2 x IRMS_IN=
開關管額定電壓:(1+20%) x (VO + VINMAX)=

未完待續(xù)


一般輸出電容選擇步驟

輸出電容最大有效值電流:
IRMS_OUT=I_{O}\times \sqrt{\frac{D_{MAX}+(r_{DMAX^{2}}/12)}{1-D_{MAX}}}

額定紋波電流:IRMS_OUT

額定電壓:(1+20%)VO=

電容電流峰峰值:I_{O}\times (1+r_{DMAX}/2)/(1-D_{MAX})

輸出電容量:

未完待續(xù)


一般輸入電容選擇步驟

輸入電容最大有效值電流:
IRMS_IN= I_{L\_DMAX}\times \sqrt{D_{MAX}\times (1-D_{MAX}+\frac{r_{DMAX^{2}}}{12})}

額定紋波電流:IRMS_IN

額定電壓:(1+20%)VINMAX

電容電流峰峰值:IO x (1+rDMAX/2)

輸入電容量:

未完待續(xù)


一般控制芯片選擇步驟

未完待續(xù)

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