01、BUCK电路的参数计算

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01、BUCK电路的参数计算

2023-08-01 01:41| 来源: 网络整理| 查看: 265

案例:设计一个Buck电路,满足如下性能指标要求: 一、性能指标要求  1、输入电压  2、输出电压  3、输出电压纹波  4、电流纹波  5、开关频率   二、需要计算的参数   三、BUCK电路拓扑   四、BUCK电路工作原理   五、参数计算的假设前提条件   六、BUCK电路参数计算所需要的理论知识   七、导通时的占空比D的计算   八、电感L的计算   九、电容C的计算   十、案例中各个元器件的参数计算  

一、性能指标要求   1、输入电压

      标准直流电压48V

  2、输出电压

      直流电压24V,5A

  3、输出电压纹波

      100mV

  4、电流纹波

      0.25A

  5、开关频率

      fs = 250kHz

   二、需要计算的参数

   1、占空比D1    2、电感L    3、电容C    4、开关元件Q的选取

   三、BUCK电路拓扑

在这里插入图片描述    * D:续流二极管    * L和C组成LPF

   四、BUCK电路工作原理

   1、当t=[0,Ton]时,控制信号是的MOS管导通,续流二极管D截止,向电感L充磁,向电容C充电;    2、当t=[Ton,T]时,MOS管截止,续流二极管D导通续流,电容C放电和电感L中电流下降维持;

   五、参数计算的假设前提条件

   1、开关管和二极管均为理想型器件;    2、电感L较大,使得在一个周期内电流连续,且无内阻;    3、直流输出电压Uo恒定;    4、整个电路无功耗;    5、电路已达到稳态;

   六、BUCK电路参数计算所需要的理论知识

   1、基尔霍夫电压/电流定律;      (1)基尔霍夫电压定律:        在一个回路中,电压代数和为0。      (2)基尔霍夫电流定律:        在一节点,流进该节点的电流代数和等于流出该节点的代数和。

   2、法拉第定律;          UL / L = ΔIL / Δt    3、当电路达到稳态时:电感L上的电压满足“伏秒值相等的原则”,即:          Von·Ton + Voff·Toff = 0    4、电容的定义式:          C = ΔQ/ΔUc

   七、导通时的占空比D的计算

   1、开关管导通时,由基尔霍夫电压定律得:          UL = Ui - Uo    2、开关管断开时,由基尔霍夫电压定律得:          UL = - Uo    3、针对电感L应用“伏秒值相等的原则”得:          (Ui - Uo)·D·Ts - Uo(1 - D)Ts = 0    4、求的D为:          D = Uo / Ui

   八、电感L的计算

   1、开关管导通时,由基尔霍夫电压定律得:          UL = Ui - Uo    2、由法拉第定律:          UL / L = ΔIL / D·Ts    3、电感L为:          L = UL·D·Ts/ΔIL

   九、电容C的计算

   1、电容C充电的电荷为:          ΔQ = ΔIL·Ts / 8    2、电容定义式:          C = ΔQ/ΔUc    3、将1中的式子带入2中:          C = (ΔIL·Ts) / (8ΔUc)

   十、案例中各个元器件的参数计算

   1、占空比D       D = Uo / Ui = 0.5    2、电感量L       L = UL·D·Ts / ΔIL = (48-24)*0.5*(1/250*10^-3)/0.25 = 0.000192H    3、电容量C       C = (ΔIL·Ts) / (8ΔUc) = (0.25A / 250kHz)/ (8 * 0.1V) = 0.00000125F

  

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