精通开关电源设计.pdf
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2019-07-22
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1
《精通开关电源设计》笔记
三种基础拓扑（buck boost buck-boost）的电路基础：
1， 电感的电压公式
dt
dI
LV = ＝
T
I
L
∆
∆
，推出ΔI＝V×ΔT/L
2， sw 闭合时，电感通电电压 V
ON
，闭合时间 t
ON
sw 关断时，电感电压 V
OFF
，关断时间
t
OFF
3， 功率变换器稳定工作的条件：Δ I
ON
＝ΔI
OFF
即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。
那么由 1，2 的公式可知，V
ON
＝L×ΔI
ON
/Δt
ON
，V
OFF
＝L×ΔI
OFF
/Δt
OFF
，则稳定
条件为伏秒定律：V
ON
×t
ON
＝V
OFF
×t
OFF
4， 周期 T，频率 f，T＝1/f，占空比 D＝t
ON
/T＝t
ON
/（t
ON
＋t
OFF
）→t
ON
＝D/f ＝TD
→t
OFF
＝（1－D）/f
电流纹波率 r P51 52
r＝ΔI/ I
L
＝2I
AC
/I
DC
对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值
ΔI＝E
t
/Lμ
H
E
t
＝V×ΔT（时间为微秒）为伏微秒数，Lμ
H
为微亨电感，单位便于计算
r＝E
t
/（ I
L
×Lμ
H
）→I
L
× Lμ
H
＝E
t
/r→Lμ
H
＝E
t
/（r* I
L
）都是由电感的电压公式推导出来
r 选值一般 0.4 比较合适，具体见 P53
电流纹波率 r＝ΔI/ I
L
＝2I
AC
/I
DC
在临界导通模式下，I
AC
＝I
DC
，此时 r＝2 见 P51
r＝ΔI/ I
L
＝V
ON
×D/Lf I
L
＝V
O
ＦＦ
×（1－D）/Lf I
L
→L＝V
ON
×D/rf I
L
电感量公式：L＝V
O
ＦＦ
×（1－D）/rf I
L
＝V
ON
×D/rf I
L
设置 r 应注意几个方面：
A,I
PK
＝（1＋r/2）×I
L
≤开关管的最小电流，此时 r 的值小于 0.4，造成电感体积很大。
B,保证负载电流下降时，工作在连续导通方式 P24-26，
最大负载电流时 r’＝ΔI/ I
LMAX
,当 r＝2 时进入临界导通模式，此时 r＝ΔI/ I
x
＝2→
负载电流 I
x
＝（r’ /2）I
LMAX
时，进入临界导通模式,例如：最大负载电流 3A，r’＝0.4，则负
载电流为（0.4/2）×3＝0.6A 时，进入临界导通模式
避免进入临界导通模式的方法有 1，减小负载电流 2，减小电感（会减小ΔI，则减小 r）3，
增加输入电压 P63
电感的能量处理能力 1/2×L×I
2
电感的能量处理能力用峰值电流计算 1/2×L×I
2
PK
，避免磁饱和。
确定几个值:r 要考虑最小负载时的 r 值 负载电流 I
L
I
PK
输入电压范围 V
IN
输
出电压 V
O
最终确认 L 的值
基本磁学原理：P71――以后花时间慢慢看《电磁场与电磁波》用于 EMC 和变压器
H 场：也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。单位 A/m
B 场：磁通密度或磁感应。单位是特斯拉（T）或韦伯每平方米 Wb/m
2
恒定电流 I 的导线，每一线元 dl 在点 p 所产生的磁通密度为 dB＝k×I×dl×a
R
/R
2
dB 为磁通密度，dl 为电流方向的导线线元，a
R
为由 dl 指向点 p 的单位矢量，距离矢量
为 R，R 为从电流元 dl 到点 p 的距离，k 为比例常数。
在 SI 单位制中 k＝μ
0
/4
π
，μ
0
=4
π
×10
-7
H/m 为真空的磁导率。
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