升壓拓?fù)洌╞oost）中要求的最大電感量計(jì)算

源知 2024-12-01 12:56 1436 閱讀 3 贊 9 收藏 0 評論

前言

前面我已經(jīng)講過降壓（buck）中，其恒流源中電感的計(jì)算方式，其本質(zhì)是找到電感電流中電感紋波最大的點(diǎn)，也就是當(dāng)輸入和輸出存在什么樣的關(guān)系時(shí)，電感電流的紋波最大，這個(gè)結(jié)論我們已經(jīng)通過推導(dǎo)得到，也就是當(dāng)輸出電壓是輸入電壓的一半（1/2）時(shí)，也就是在這個(gè)情況下計(jì)算電感量，才能滿足系統(tǒng)對紋波的設(shè)計(jì)要求，那么對于升壓（boost）中，這個(gè)關(guān)系是如何的呢？我們接著往下看。

升壓（boost）和降壓（buck）是開關(guān)電源中最為常用的兩種拓?fù)洌龎菏菍斎腚妷旱奶蛊涓哂谳斎腚妷海祲簞t剛好相反，所以這兩種拓?fù)涫窍噍o相成的，升壓拓?fù)鋸妮敵隹摧斎雱t為降壓拓?fù)洌祲和負(fù)鋸妮敵隹聪蜉斎雱t為升壓拓?fù)洌趯?shí)際電路中我們只要把握主開關(guān)的控制，則升壓和降壓是相互轉(zhuǎn)化的。

如下是升壓或降壓的拓?fù)涫疽鈭D，當(dāng)Q1為控制主開關(guān)時(shí)，拓?fù)浔憩F(xiàn)為降壓；當(dāng)Q2為控制主開關(guān)時(shí)拓?fù)錇樯龎骸Ｖ鏖_關(guān)之外的另一個(gè)開關(guān)管是電感的續(xù)流管。

升壓或降壓拓?fù)涫疽鈭D

鑒于這兩種拓?fù)涞奶攸c(diǎn)來看，升壓和降壓拓?fù)涫且环N“鏡像”對稱的拓?fù)潆娐贰?/p>

對于恒流的升壓電路或者對紋波敏感的電路，如升壓功率因數(shù)校正電路（PFC）電路，紋波會(huì)直接影響諧波分量，所以，我們依舊追問升壓（boost）電路中最大紋波在哪里？

回到基礎(chǔ)，如下是法拉第電磁感應(yīng)定理和電感磁通定義表達(dá)式，由此我們可以推導(dǎo)出常用的電流變化率和電感電壓的關(guān)系，如下假定電感是勵(lì)磁過程，可以得到電流的交流變化量△I。

電感電動(dòng)勢表達(dá)式

我們根據(jù)升壓（boost）拓?fù)涮攸c(diǎn)對以上表達(dá)式進(jìn)行化簡，基于升壓（boost）基本的公式，在主開關(guān)管開通過程中，電感兩端的電壓是輸入電壓（Uin），以及輸入和輸出的直流傳遞函數(shù)，也就是連續(xù)模式（CCM）下輸入和輸出滿足的占空比（D）關(guān)系。

電感電流紋波表達(dá)式

將式子進(jìn)一步化簡，可以得到一個(gè)二次函數(shù)，這里把輸入U(xiǎn)in當(dāng)做一個(gè)自變量或未知量，可以容易得到輸出電壓等于輸入電壓的2倍時(shí)，電流紋波最大。

電感電流和輸入輸出的關(guān)系式

所以當(dāng)占空比D=0.5時(shí)計(jì)算得到的電感量，此時(shí)電感電流的紋波最大。

同樣如同對恒流降壓（buck）推導(dǎo)一樣，我們還可以將上面式子進(jìn)行變換，得到分母含有D*（1-D）的式子，我們知道這個(gè)式子在D=0.5時(shí)會(huì)出現(xiàn)最大值，所以我們同樣得到boost恒流源中，電感紋波電流△I最大是在輸出電壓Uo為輸入電壓Uin的2倍的點(diǎn)，而buck則剛好是輸入電壓是輸出電壓的1/2時(shí)，電感電流紋波最大，這里也表現(xiàn)出這兩種拓?fù)涞?ldquo;鏡像”特征。