boost电路储能电感数值计算方法
1、拓扑
其拓扑如下图:
2、条件
假如,我们想实现传输功率大小为Pon,输入电压为V1,输出电压为Vo,占空比为D,开关频率为fs以及最小电感量为L。
3、模态分析
对于开关电源来说,至少有两种模态,一个是开关管开通阶段,一个是开关管关断阶段。
(复杂一点的电源模态更多)
无论开关电源模态有多复杂,储能电感永远在一个开关周期内做两件事,一个是充电储能,第二是放电。
比如boost电路。
【模态1】
在[0,Ton]时间内,由于开关管T关断,因此boost电路可以分成两个回路。电压源Vin向电感充电,构成回路1;电容C单独向负载R供电。
等效电路图
【模态2】
在[Ton,Ts]时间内,由于开关管T闭合,此时电压源Vin和电感一起向电容及负载充电(电感放电)。
等效电路图
4、功率约束
分析完模态后,就要分析储能电感L的波形,在稳态下,电感满足伏秒平衡(电感在开通过程中的伏秒乘积与关断时期的伏秒乘积相同)
电感电流变化示意图
由伏秒平衡可知,电感电流上升的值和电感电流下降的值相同。
因此,平均电流的大小就等于电感电流变化值的一半
而电感电流的变化值,可以由模态1求出,在[0,ton]时间内,电源对电感充电
因此,
由传输功率的约束条件可知:
因此,电感L取值为
总结
计算储能电感可以按照一下步骤完成
【一】 准确分析出开关电源的模态,并且找出充电阶段与放电阶段
【二】 根据模态电路的等效,求出电感电流表达式。
【三】 利用电感电流的表达式,带入功率约束条件。
注意:本文计算中忽略了开关管压降,并假设开关管开关过程时理想的。