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buck输入电压纹波推导

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qjl5070
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高级工程师
  • 2013-4-21 13:34:14
10问答币
看到好几篇文档上都提到了buck输入电容的计算公式,特别是输入纹波电压,就不是没搞明白怎么来的?麻烦谁详细解释一下!谢谢!其中C1输入电容,Iload输入电流。

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输入电流 Iin= D*Iload , 开关管关断期间,即(1-D)*T 内,Iin流进C1,产生ΔVin 根据 I = C*ΔV/Δt ,得 ΔVin = Iin*(1-D)*T/C1  = Iload*D*(1-D)/(fs*C1)
eric.wentx
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  • 2013-4-21 16:27:35
 
BUCK输入电压纹波公式,第一次听说,标记下!
qjl5070
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LV6
高级工程师
  • 2013-4-21 23:36:24
 
这个确实考虑的少,特别是二次电源,本身就是接在一个大的输出滤波电容上,计算出来的输入电容值通常比前级的输出滤波电容小很多。
jafck
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  • 2013-4-21 17:02:30
 
流入电容: (Vin-Vout)/Vin =1-D
buck 占空比:D=Vout/Vin
给电容充电或者放电时间T = 1/fs
一个周期放电时长:Ton = D*T
一个周期充电时长:Toff=([size=13.63636302947998px]1-D)*T
ILoad*Ton = Q放电电荷总量
△Vin*C1 *Toff =Q充电电荷冲量
[size=11.199999809265137px]Q放 =Q冲 联立两式 既得楼主的式子。



qjl5070
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高级工程师
  • 2013-4-21 23:52:57
 
感觉推导有问题,电源的输入电流应该不是完全由输入电容的放电,这个也有问题,△Vin*C1 *Toff =Q充电电荷冲量??参照楼下推导。
△V[sub]in*C1[/sub] = Q放电电荷总量
[sub][/sub]ILoad*D[sub][/sub] *Toff =Q充电电荷冲量
[size=11.199999809265137px]Q放 =Q冲 联立两式 既得楼主的式子。


jafck
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  • 2013-4-22 11:30:12
 
[size=14.399999618530273px]greendot老师的推导原理跟我的推导原理是一样的,依据都是电容充放电荷守恒的方式。
[size=14.399999618530273px]

[size=14.399999618530273px]电容电荷的变化,引起电容电压的改变。
[size=14.399999618530273px]

[size=14.399999618530273px]在一个周期里充入的电荷量跟释放的电荷量应该是相等的。仅对电容来说,否则经历若干个
[size=14.399999618530273px]开关周期后,电容电压将会无限的增加或者减少——这肯定不对。
[size=14.399999618530273px]



greendot
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  • 2013-4-22 15:18:55
 
这个真不一样。
2楼最后的两个式子根本就不对。
jafck
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  • 2013-4-22 11:31:16
 
想不通的话,就把我的式子代入去看看是否正确。
zjw631114
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LV8
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  • 2013-4-22 15:52:50
 
放电电流=Iload-Iload×D
[sub][/sub]
放电时间=Ton=D×T
[sub][/sub]
放电电荷Q=(Iload-Iload×D)×D×T
[sub][/sub]
△U=Q/c=Iload(1-D)DT/c
jafck
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  • 2013-4-22 16:19:42
 
你是对的,我的错了,我理解错Iload的意思了
lehom
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高级工程师
  • 2013-7-11 14:34:26
 
为什么放电电流是Iload-Iload*D,不是Iload*D
greendot
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  • 2013-4-21 18:14:44
 
输入电流 Iin= D*Iload
开关管关断期间,即(1-D)*T 内,Iin流进C1,产生ΔVin
根据 I = C*ΔV/Δt ,得
ΔVin = Iin*(1-D)*T/C1
= Iload*D*(1-D)/(fs*C1)
qjl5070
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高级工程师
  • 2013-4-21 23:53:12
 
谢谢!
blueskyy
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  • 2013-4-23 11:45:10
 
很巧妙呀 ~
blueskyy
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总工程师
  • 2013-4-23 11:58:06
 
类似的思想,直接可得到boost 拓扑的输出纹波:
ΔVo= Iload*D*/(fs*Co)
大师,这个式子对吗?

eric.wentx
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  • 2013-4-23 15:08:25
 
so buck-boost?
blueskyy
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总工程师
  • 2013-4-23 16:37:03
 
Yes , there should be a little difference .
After all , the input(or output ) current can be expressed : f(D)* lo.

The key thing is that we have to derive the input (or output ) current's expression .

Once we get the expression, it will be easy to write out the ΔV of the cap
blueskyy
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总工程师
  • 2013-4-24 08:08:36
 
Reconsidered with carefulness , the express of 14F Does be applicable to Buck-Boost topology .
lixb911
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  • 2013-4-24 13:12:59
 
all from infineon PFC boost IC design guide line have below formula
C out>=Iout/(pai*2*FL*Vout_ripple_pk_to_pk)
and this formula also work to buck boost topology.
who can show me the process of this formula(where is it from?) please refer to attachment design guide line.
Design+Guide+for+ICE2PCSxx.pdf
many thanks for all of u!
qjl5070
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高级工程师
  • 2013-4-23 17:32:32
 
boost还是要看你选的电容的类型的吧,陶瓷的这个没问题,但是ESR大的,就要另外考虑了。
greendot
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  • 2013-4-23 18:31:35
 
对。
jafck
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  • 2013-4-23 22:42:55
 
为什么?
greendot
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LV12
专家
  • 2013-4-24 13:35:51
 
这些公式都是假设理想或半理想(Quasi-ideal) 条件下的,
在D*T期间,只靠Co提供Iload,假设后者是恒定的,ΔVo就如14楼的式子 。
lehom
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  • 2013-7-11 15:17:23
 
greendot老师,你是用流出多少就流进多少来算,是不是也可以在D*T 时间内有D*Iload流出这样来算呢。由C*du/dt=I 得du=D*T*D*Iload/C=D^2*Iload/c*f ?为什么这样就不对了?
lehom
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高级工程师
  • 2013-7-11 16:46:24
 
为什么开关关断期间,Iin流进电容C1(迷惑),还请绿点老师点拨,十分感谢!
greendot
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  • 2013-7-11 17:16:54
  • 倒数10
 
On期间,电感电流=Iload,但输入电流 Iin只有 D*Iload,差额要由电容提供,电容放电
Ic = (1-D)*Iload
ΔVin =(1-D)*Iload *DT/C1 = same result
Off期间,电容充电

lehom
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  • 2013-7-12 08:15:57
  • 倒数9
 
buck ON期间电感电流。不就是输入电流吗?D*Iload,OFF期间电感续流电流为(1-D)*Iload,整个开关周期电感电流才为Iload啊。老师不好意思,容我再想想!
lehom
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高级工程师
  • 2013-7-12 09:29:07
  • 倒数8
 
谢谢绿点老师,想明白了,误解你的意思了,在ON时刻,那么分析时间分母就应该是D*T,在这段时间内IL=Iload,由KCL Iin+Icn=Iload,所以Icin=Iload-Iin=Iload-D*Iload,所以在DT时间内,电容放电电流为(1-D)*Iload,故dV=(1-D)*Iload*D/F*C.
十分感谢绿点老师,为我不厌其烦的讲解!
mao85440454
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本网技师
  • 2013-11-17 17:04:31
  • 倒数7
 
还有converter效率问题,Vin*Iin*K=Vout*Iout。看到很多文章都是这个公式,那按这个公式的意思就是Cin必须通过自身电压变化才能供给负载的能量,那么Vin是恒定不变时,电容两端的电压怎么会变化呢?不是悖论了么?
greendot
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  • 2013-11-18 13:45:23
  • 倒数6
 
这是最坏情形下的计算,是假设Vin是有内阻抗的,不能提供高频AC电流。
ericjackson05
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高级工程师
  • 2022-2-22 20:36:06
  • 倒数5
 
这个帖子我翻来倒去的看了一天,尤其是您的答案,受益匪浅。那么问题来了,在具有输入电容的情况下,buck电路的输入电流纹波怎么计算?

greendot
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专家
  • 2022-3-1 17:27:30
  • 倒数2
 
buck电路的输入电流纹波,是指前端/前级提供的电流?
zrk787
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副总工程师
  • 2013-4-22 14:51:42
 
学习了
sncms7
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  • 2022-2-23 09:58:50
  • 倒数4
 
看着这些公式 好像懂了但又好像没完全懂  一只菜鸟的疑问
chenen
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  • 倒数3
 
各位评论的太专业了
applejonezp
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