【电源小知识】我说buck-boost天生就需要一个很大的电感，你同意吗？

木犯001号

【电源小知识】我说buck-boost天生就需要一个很大的电感，你同意吗？ [复制链接]

 

 

这里面有一个很深层的问题，为什么 buck-boos 天生就需要一个很大的电感，而 buck 或者boost 相对来说就比较少。然后可以扩展到为什么 fly-back 它的电感，它的变压器天生的会比 buck 和 boost  的要大的很多。这里我们从一个简单的单个周期的能量传递过程去比较，二分之一LI的平方就再乘以一个频率二分之一，这样去算它的每个周期从原边到副边传过去的能量。

 

 

 

我们基本上沿用了《精通开关电源设计》这本书，它里面给出了这样一个结论。就是能量平衡，输入的能量做一个守恒的方式就可以推得出来。然后可以看到 buck-boost，它跟占空比是没关的。所以它传递相同能量的话，它需要更大的电感量去做支撑。

 

 

进而可以得到一个峰值能量的功率，那么其中有一个r的系数，就是我们一直称之为电流纹波率。这个东西基本上贯穿到所有的 boost，buck,  buck-boost，包括乃至于后面的 fly-back 这种派生电路的一个设计。我们只要了解到了 buck 之后，后面其他很多的电路基本上就会迎刃而解。每个周期能传输能量，这个 buck-boost 拓扑，这种升降拓扑就需要更大的一个电感去传递更大的能量。所以基于这个公式，可以得到一个特别的处理。

 

 

首先要明确这个定义，为什么说纹波率的定义是以两倍的IDC的呢？或者说以这个 Ipk-pk 作为一个定义，因为实际上纹波率是一个正负或上下的一个上偏和下偏 Delta 这个概念。

 

 

我们把电感中心电流作为一个基准，然后这样去处理。对于 buck 来说，这个 IL 就等于 IDC，然后等于中心电流值。这个公式利用开关电源从A to Z这本书里面的直接定义出来的话，其实对所有的拓扑都适用的。因为你一旦搞定这个 buck，boost 和 buck boost 三个拓扑的话，其他的拓扑其实是一致的。你会发现所有的拓扑都会源于这三个拓扑。

 

 

你会发现退到 DCM 模式下，这个 r 就变成2。因为整个的 AC 和 DC 就是相等的。

 

 

 

把斜率画一下，把这个往下走，然后是这样走的话，你发现 AC 这个 peak 值就和 DC 是一样的了。因为它中性值和这个是 AC 是相等的，所以你就约掉了。最终对于 DCM 模式下，这个 r 就等于2，就是我们达到一个比较大的纹波率。

总结：

1. 对于给定的功率大小（和相同的r大小），Buck-Boost的磁心大小是所有拓扑中最大的。

2. r，CCM下的定义，是电感的交流分量与直流分量的比例关系，即为电流纹波率。

 

 

3. 电流的纹波率r仅仅适用于CCM模式下，也就是在连续导通模式，且存在有效值范围0-2。当r为0时，电感值将无穷大。若当r=2时，IAC将等于IDC，也就将会变更到临界导通模式。

 

 

okhxyyo

谢谢楼主分享，跟着长姿势啦~看楼主提到《精通开关电源设计》这本书，我看到好些帖子都有提到和推荐这本书，看来真的很不错，我看看能不能去整个来

木犯001号

okhxyyo 发表于 2024-4-30 17:52 谢谢楼主分享，跟着长姿势啦~看楼主提到《精通开关电源设计》这本书，我看到好些帖子都有提到和推荐这本书 ...

是的，很好的一本书