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正激输出电容快速估算法

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boy59
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  • 2021-3-13 10:51:50
Buck电路.jpg
                              
                   2-1 Buck/正激电路
Buck电路(或正激)一般选择CCM工作模式这时输出纹波的分析就比较简单了,首先假设ESR=0的情况,见下图
Buck输出纹波无ESR.jpg
             2-2 Buck输出电压纹波(ESR=0
CCM模式下的电流波形是三角波,峰值为0.5*Io*r,周期t=0.5T,求三角形面积(电荷量)q=0.5*0.5*Io*r*0.5T=Io*r/(8*f)得输出纹波△V=q/Co=Io*f/(8*f*Co)。
输出纹波与输入电压的关系如下:
输出纹波与输入电压的关系(ESR=0).jpg
                  2-3 Buck输出纹波与输入电压(ESR=0
     其次ESR电阻不为零的情况
ESR电阻产生的纹波为△Vpp=Io*r*ESR,设与电容纹波△V= Io*f/(8*f*Co)相等近似为临界条件
可知当前参数下临界Gesr=ESR*Co=1/(8*fo)=1.25*10^-6,如果输出为电解电容Gesr=60*10^-6则临界开关频率为2kHz左右,当前100kHz开关频率下临界ESR=1/(8*f*Co)=0.0125Co=100uF,下图为ESR=0.04时的波形图。
Buck输出有ESR.jpg
                     2-2 Buck输出电压纹波
考虑ESR后的输出纹波与输入电压关系如下:
输出纹波与输入电压的关系(考虑ESR).png
                   2-3 Buck输出纹波与电压的关系(考虑ESR
  正激电路的输出电流是连续的,纹波△I=Io*r比较小所以产生的纹波电压也较小所需电容也小,前面分析的反激输出电流是断续的,纹波△I=Ipk比较大所以产生的纹波电压也较大所需电容也大。
nc965
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  • 2021-3-13 16:46:04
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最快速的选用就是按体积,磁容大致相等
boy59
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  • 2021-3-13 17:43:56
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引入电感后的纹波公式大概如下
纹波与电感.jpg
如果是反激(Buck-boost)电路电感和电容成正比“磁容大致相等”,如果是正激(Buck)似乎是反比关系,续流电感越大所需电容越小。


nc965
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  • 2021-3-13 18:24:00
  • 倒数3
 
加大电感可以减少电容,意思是如果电容太大就需要增加电感(或者电容太小说明你电感太大不合算),磁容才平衡,效果相同最省钱,与拓扑没有关系
boy59
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  • 2021-3-13 21:49:03
  • 倒数2
 
电感电容与r.jpg
意思大概明白,比如上图纹波4mV,r=0.4,电容C=150uF,电感L=150uH。
这个只是模拟容量上“相等”,实际产品在体积、成本或效率上是否最优还需要进一步的建模分析……
nc965
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  • 2021-3-14 00:09:39
  • 倒数1
 
还可以(应该)加上差模的滤波电感的用磁量(而不是电感量)一并考虑
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