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開關(guān)電源
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    開關(guān)電源的電感計(jì)算
  • 開關(guān)電源的電感計(jì)算
  • 來源:CSDN技術(shù)社區(qū)  發(fā)布日期: 2022-08-19  瀏覽次數(shù): 1,260

    1、 任何開關(guān)電源的拓?fù)渖?u>電感達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的必要條件是△Ion=△Ioff=△I

    就是說開關(guān)導(dǎo)通階段電流增量△Ion正好等于開關(guān)關(guān)斷階段電流減量△Ioff,只有這樣電路才能達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài),即使無數(shù)次重復(fù)相同的這個(gè)開關(guān)過程,每次也可以達(dá)到一樣的結(jié)果;我們經(jīng)常聽到一個(gè)詞電感復(fù)位講的就是這個(gè)狀態(tài),滿足△Ion=△Ioff就是電感復(fù)位成功。

    如果說一個(gè)拓?fù)洳荒軡M足這個(gè)關(guān)系式,那么每個(gè)開關(guān)周期電感電流產(chǎn)生一個(gè)凈增量,并一直累加,電流將會(huì)達(dá)到一個(gè)不可控的狀態(tài)。

    2、根據(jù)每次開關(guān)時(shí)電感電流的起始值不同,分為幾種模式:CCM, BCM, DCM, FCCM

    對電感上的電流測試,我是找了一個(gè)100mΩ的分流器放在了電感的后面,測試100mΩ電阻兩端的電壓

    CCM:

    poYBAGL6CkiAfCQGAACoRNVC0Zc498

    BCM:

    pYYBAGL6ClqAZagGAADSfQVdqwk177

    DCM:

    pYYBAGL6CmqAJTvJAADHtibRqtU110

    FCCM:

    pYYBAGL6CoGAFyuNAAC8mgG7snA731

    3、伏秒平衡

    電感方程: V=L* △ I / △ T 電感兩端電流連續(xù)

    電感穩(wěn)態(tài)時(shí)有 △ Ion= △ Ioff = △ I

    由上面兩個(gè)已知條件可以知道,導(dǎo)通階段電感電壓與導(dǎo)通時(shí)間的乘積一定等于關(guān)斷時(shí)電感電壓與關(guān)斷時(shí)間的乘積,即為:

    Von * Ton = Voff * Toff

    這個(gè)關(guān)系式就是伏秒積平衡關(guān)系式

    開關(guān)電源中占空比的定義:開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與周期之比

    D=Ton/T

    4、DCDC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

    Buck-boost

    pYYBAGL6CqKAe19XAAJ-C60fE50967

    Von*Ton=Voff*Toff

    Von= Vin - Vm

    Voff=Vout + Vd

    Toff/Ton=(Vin-Vm)/(Vout+Vd)

    D=Ton/(Ton+Toff)≈Vout/(Vin+Vo)升降壓的占空比計(jì)算

    boost:

    pYYBAGL6CreAL5wZAAJtMzHgwME284

    Von*Ton=Voff*Toff

    Von= Vin - Vm

    Voff=Vout + Vd -Vin

    Toff/Ton=(Vin-Vm)/(Vout+Vd-Vin)

    D=Ton/(Ton+Toff) ≈ (Vout-Vin)/Vout升壓的占空比計(jì)算

    buck:

    poYBAGL6CueAC4l9AAJ4glpNu1k123

    Von*Ton=Voff*Toff

    Von= Vin - Vm -Vout

    Voff=Vout + Vd

    Toff/Ton=(Vin-Vm-Vout)/(Vout + Vd)

    D=Ton/(Ton+Toff)≈Vout/Vin 降壓的占空比

    5、電感的計(jì)算

    由電感方程:V=L*△I / △T 知道△I =V* △T /L,知道電感電流的交流紋波△I 完全由伏秒積和電感值的大小決定。

    電流紋波率r:它表示的是電感電流的交流分量與直流分量比值,即r= △I / IL,這里的IL為平均直流分量

    Ipk=IL

    r值與電感值的關(guān)系:由△I =V* △T /L, r= △I / IL,Ton=D/f知;

    r=(Von*D)/(L*IL*f)

    這樣也就推出:L =(Von*D)/(r*IL*f)

    而且r是根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)給出的,大約在0.3~0.5之間,一般就選擇0.4

    電感參數(shù)計(jì)算如下:

    pYYBAGL6CwiAQMA-AAQhEZ3U18E881

    還有一個(gè)就是磁性元件常用的電流型和電壓型方程

    由 V=N* dΦ / dt =L*di/ dt 得到

    B=L*IL/N* Ae ,電流型方程

    B=U* dt /N* Ae,Bac = Uon *D/2*N* Ae *f ,電壓型方程

    高頻變壓器的計(jì)算

    首先要了解磁性元件計(jì)算的兩個(gè)基本定律: 1 、安培定律 2 、電磁感應(yīng)定律

    1. 安培定律:一個(gè)磁性均勻的環(huán),在環(huán)的圓周上均勻繞 N 匝線圈,平均圓的周長為 Le, 線圈中通過的電流為 I, 根據(jù)全電流定律,電流與磁場強(qiáng)度 的關(guān)系為 I*N=H*Le 。

    磁場強(qiáng)度 H= ( I*N ) /L e , MKS 單位是 A/m , GGS 的表達(dá) H=(0.4*PI*I*N)/(100*L), 單位是奧斯特 oe ??梢钥闯龃艌鰪?qiáng)度隨著電流的增加而增加。

    2. 電磁感應(yīng)定律:一個(gè) N 匝線圈,包圍的面積為 A ,如果包圍面積 A 中的 磁通發(fā)生變化,那么就會(huì)在線圈的兩端感應(yīng)出電動(dòng)勢,這個(gè)電動(dòng)勢的大小與包圍面積中的磁通鏈的變化的關(guān)系是

    U=(N* dΦ )/ dt ,其中 Φ=N*B*A ,則 U=(A*N)*dB/ dt 。

    3. 聯(lián)立安培定律與電磁感應(yīng)定律可以得出電感的計(jì)算式。

    B= μH 代入 U=(N*A)d (μ H ) / dt , 且 H=(I*N)/L ,得到 U= ( N^2*A*μ* dI ) /L* dt 。

    則電感 L=(N^2*A*μ)/Le 。所以說 U=L*di/ dt 就是電磁感應(yīng)定律的變形。

    電感的定義:電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時(shí),在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通,導(dǎo)線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比. L=Φ/I


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