Buck輸出電容的計算
降壓拓撲結(jié)構(gòu)在電子產(chǎn)品里面應(yīng)用的非常的多,但是很多的工程師對電容的選取不是很清楚,下面就buck工作在臨界模式里面與連續(xù)模式里面電容是怎么選擇的。
下面的圖一是開關(guān)開通的時候,電流的流向,在開通的時候,電容電流有充電也有放電,但是充電一定是平衡的。
圖二是開關(guān)關(guān)斷的時候,電流的流向。在關(guān)斷期間電容也有充電與放電的過程。
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從上圖來看的話,buck電路在穩(wěn)態(tài)的時候,電感電流為臨界狀態(tài),當我們開關(guān)S1閉合為t0時刻,電感L1上面電流從0開始上升,這個時候輸出電壓是通過C1電容的放電來維持電壓基本保持平衡,所以輸出電容電壓是下降,隨時間的推移到t1時刻,電感電流上升到輸出電流IO的時候,可以認為電容既不充電也不放電,t1時刻之后電感電流繼續(xù)上升這時IL>Io,電容開始充電。電容電壓開始上升,到t2時刻,開關(guān)管關(guān)斷,電感電流到最大ILmax>Io,輸出電容繼續(xù)充電,電壓上升,t2時刻后到t3之前,電感電流開始下降,在IL>Io的時候,輸出電容還是在充電,一直到t3時刻,IL=Io電感電流完全給負載提供電流,沒有多余的電流來給電容充電,電容不充電電壓達到最大值,t3時刻后電感電流IL<Io,電容開始放電,電容電壓下降直到到t4時刻。開關(guān)管開通下一個周期開始。在穩(wěn)態(tài)的時候電容的充電與放電一定是平衡的,這樣才能維持輸出電壓穩(wěn)定。
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從下面的圖上分析,電解電容的充電時間是t1-t3,電感電流IL>Io的時候,電容電壓上了△V,t1-t2的時間是1/2開通時間,t2-t3的時間是1/2關(guān)斷時間,t1-t3的時間段就是,也就是電容充電時間是半個周期。
放電時間也是半個周期,充電的平均電流就是
在整個的充電過程中,電容的充電電壓由最小電壓充到最大電壓,最小電壓到最大電壓的壓差為△V,△V=Vomax-Vomin 這里的△V就是電容充放電引起的紋波電壓,BUCK電路里電感的平均電流是等于輸出電流Io的,所以臨界模式的BUCK里ILmax=2·Io
這樣就可以得到電容的平均充電電流Iav=Io/2
根據(jù)Q=C·V=I·t ??
臨界模式里面電流是平均充電電流
臨界模式的時間是電容充電時間
△V是要求的紋波電壓,一般是輸出電壓的1%或2%
根據(jù)公式可計算出
臨界模式里面△I=2·Io ?
如果是連續(xù)模式里面△I=r×Io ?
r取0.2-0.4之間