DC-DC变换器的临界电感的计算方法

衡丽电子 发表于 2020-10-24 11:59:19 收藏 已收藏
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DC-DC变换器的临界电感的计算方法

衡丽电子 发表于 2020-10-24 11:59:19

无论是自动化控制还是电动汽车应用研发,亦或者是电源管理领域,BUCK DC-DC变换器都是一种应用频率非常高的重要元件。对于新人工程师来说,牢牢掌握BUCK DC-DC变换器的基础架构和运行原理,对以后的新产品设计工作有很大的帮助。在今天的文章中,我们将会就这种DC-DC变换器的临界电感计算,展开简要分析和介绍,希望能够对大家的学习有所帮助。

在这里我们以最基础的Buck DC-DC变换器为例子,进行临界电感的计算简析。这种基础架构的转换器系统组成电路图,如下图图1所示。

当这种具有图1结构的Buck DC-DC变换器处于连续导电的工作模式(也就是我们经常提到的CCM工作模式)中时,输出电压Vo和输入电压Vi的关系可以通过该公式表现为d=Vo/Vi。其中,参数d为开关导通比,d=Ton/Ts。Ts为开关周期,Ton为开关导通时间,开关频率f=1/Ts。因此,Buck DC-DC变换器工作在CCM与DCM的临界电感LC可以通过下式计算为:

由上式可以看到,当电感L大于临界电感LC时,则BUCK DC-DC变换器将会持续工作在CCM模式下。而当电感L小于临界电感LC时,则变换器工作在DCM工作模式下。在这里我们假设输入电压范围为[Vi,min,Vi,max],则负载电阻范围为[RL,min,RL,max],此时在RL−Vi平面上,变换器的整个动态工作范围对应一个矩形,如下图中图2所示。根据上文中我们所推论出的临界电感计算公式,可画出不同LC对应的曲线。

根据临界电感计算公式,在图2所呈现的临界电感对应曲线图中,C点、A点、B点所对应的CCM与DCM的临界电感LCC、LCB、LCA,可以分别代入下式进行计算,其计算公式分别为:


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