选择电感巴克转换器

关键的外卖

• 巴克的传导模式转换器是连续导电模式下,临界导电模式,不连续导电模式。

• 巴克转换器,电感的选择决定了在传导模式转换器是什么操作。

• 选择电感的巴克转换器高于临界值(L > Lcritical)使变换器在CCM操作。

在巴克转换器,平均输出电压低于输入直流电压

在电子、工业、医疗、汽车和通讯系统,使用不同类型的直流-直流转换器。的基本操作直流-直流转换器是不受监管的电压转换为所需的电压水平,同时保持常数。

直流-直流转换器可以有或没有隔离。Non-isolated直流-直流变换器的分类包括降压转换器(巴克转换器)、升压转换器(提高转换器),buck-boost转换器,Cuk变换器和全桥转换器。巴克和提高转换器是最基本的直流-直流变换器拓扑。剩下的转换器是来自这两种基本拓扑或它们的组合。

在巴克转换器,平均输出电压低于输入直流电压。巴克转换器的基本电路配置包括一个输入直流源,固态开关,二极管,电感,电容,负载。选择一个电感器巴克转换器在决定中扮演着关键角色巴克转换器的传导模式。在本文中,我们将讨论buck变换器传导模式和电感的选择。

巴克转换器操作

巴克转换器示意图。资料来源:拉希德,m (2001)。电力电子手册。学术出版社。

如图所示在上面的电路中,巴克转换器拓扑结构由一个输入直流电源(Vs),半导体开关(S),二极管(D),电感器(L)、电容(C),和负载电阻(R)。有两种操作状态巴克转换器,这取决于转换作用。在一个开关周期中,开关仍在一定的间隔时间由DTs,然后放假(一维)Ts持续时间,D是责任比和Ts是转换时期。或者打开和关闭的buck变换器开关切换频率f = 1 / Ts、平均输出直流电压(V₀)低于输入直流。

buck变换器的输出电压可以由方程给出:

V₀= DV_年代(1)

一个开关周期的两种操作状态——在国家和关闭状态,如下所述。

1. 当打开开关装置(状态)——打开开关装置和二极管反向偏置。电感器的指控从输入电压。输出电流(我的电容器供应₀在开关设备的使用状态)。
2. 当开关装置(关闭状态)——是关闭的关掉开关装置和电感电流流经正向偏压二极管。电感器转移一些储存能量负载。在电感完全放电之前,启动开关装置。

Buck变换器传导模式

的传导模式buck变换器电感电流(I的影响_l)。基于电感电流的连续性,巴克转换器的传导模式分为以下。

连续导电模式(CCM)

如果电感电流连续的开关状态切换时没有任何即时到达零值的时间在一个开关周期中,巴克转换器操作连续导电模式。在电感完全放电之前,下一个开关周期开始。

临界导电模式(CRM)

如果电感电流趋于零的停电期间,形成连续的和不连续导电模式之间的边界,称为临界导电模式。立即开关打开时,电感电流下降到零。

不连续导电模式(DCM)

开关设备关闭时,电感电流下降到零,仍然为零,直到下一个开关周期的开始。这样一个传导模式被称为不连续导电模式。在不连续导电模式下,感应电压(V_l)仍然是零部分的切换时间和负载电容提供。

选择一个电感巴克转换器

电感器的类型选择巴克转换器决定在传导模式转换器是什么操作。让我们看看如何选择的电感值CCM和DCM之间的边界条件,这被称为CRM。

在CRM,峰值电感电流,峰值是两次平均电感电流(见下面的波形)。数学,你能代表平均电感电流(ILB)以下方程:

在CRM,峰值电感电流,峰值平均电感电流的两倍。资料来源:汉,N。Undeland, T。&罗宾斯,w (2022)。电力电子:转换器、应用程序和设计(第3版)。威利。

CRM的操作下,电感器完全放电结束时切换周期。在边界条件,平均电感电流(I_磅)是一样的平均输出电流(I_{0 b})。代表我_L,峰值在方程(2)的感应电压(V = L di / dt)和我_磅=我_{0 b}给以下方程:

重新整理方程(3),获得了临界电感值为:

给定的一组值V_年代,V₀D, T_年代,我和R_{0 b}V可以取代₀在方程(4)/ R,电感的临界值的buck变换器运行之间的边界条件CCM和DCM可以计算出来。

选择巴克转换器高于临界值的电感器(L > L_{至关重要的})使变换器在CCM和L < L_{至关重要的}对应于DCM操作。节奏的PCB设计和布局工具可以帮助您构建直流-直流转换器。

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