BOOST电路有关电感的问题

你好协同

BOOST电路有关电感的问题 [复制链接]

在测试液晶背光芯片SYQ201的时候发现一个问题，能力有限解释不通，使用不通感值的电感，测试其转换效率，10uh感值的DCR和最大电流为：0.377ohm，0.54A，22uh的为0.87ohm，0.45A；其转换效率差距很大！

理论说，负载所需电压为27.6-30V，10uh的时候BOOST能够输出负载所需电压，再增加感值到22uh，能够为电路做出那些改善，我觉得完全不会有什么改善，不知道大家这么看？


附上测试数据，望大家结合原理图和测试数据，分析分析原因……！为什么得到的会是这样的数据…………？求分析……！





谢谢大家！

maychang

电感量增加，若磁芯未变，其直流电阻必然增加。效率降低，是由于电感的直流电阻增加。
但若加大磁芯，在电感量增加的同时保持直流电阻不变，则效率将增加。

qwqwqw2088

电感量增加要在一定范围内吧，芯片资料怎么说的电感量范围呢
超过范围，电感量太大的话, 电感的直流电阻较大,0.87ohm这个大影响效率，理论上电感大输出电流增加了，但占空比不变的情况下，但效率会下降。

你好协同

maychang 发表于 2015-5-14 17:22
电感量增加，若磁芯未变，其直流电阻必然增加。效率降低，是由于电感的直流电阻增加。
但若加大磁芯，在电感量增加的同时保持直流电阻不变，则效率将增加。

谢谢你的回复！
对于买的3012封装电感也没确定其磁芯的问题……！其DCR确实是增加了不少，占空比不变，开关频率不变，其效率低你认为是电感DCR的影响吗？

可是有没有发现22uh的电感在不同输入电压的情况下其转换效率是一样的！这个问题该怎么解释呢？

你好协同

qwqwqw2088 发表于 2015-5-14 18:00
电感量增加要在一定范围内吧，芯片资料怎么说的电感量范围呢
超过范围，电感量太大的话, 电感的直流电阻较大,0.87ohm这个大影响效率，理论上电感大输出电流增加了，但占空比不变的情况下，但效率会下降。

谢谢你的回答！


我觉得BOOST电路电感的选择有个最小电感量，如果不考虑封装和DCR的问题，电感可以选择多大都行，但是电感越大，储能越多，负载所需能量一定，这样电感储存的能量就要靠自身的扇热来消耗，对电感不利；

文档中表蓝的部分是不是冲突，电流一会是输入一会有时输出负载电流，按照输入来算为3uh就能满足要求，按照输出来算需要25uh左右，如果真的按照公司来计算，其22uh的电感肯定会比10uh的好很多，10uh也是不满足要求的电感选择！可是从测试数据来看，效果恰恰相反，这又怎么解释呢？





根据公式计算电感饱和电流，大致为312.9mA，测试数据中的输入电流可以理解为一部分通过电感流向输出，一部分流向芯片内部，流过电感的电流可不可以是输出电流呢，要是这样，40mA远远不足时电感饱和！



求解释！谢谢！

你好协同

对于DCR小＜50mohm，这一点两个电感都远远不能满足！

maychang

你好协同 发表于 2015-5-14 20:07
谢谢你的回复！
对于买的3012封装电感也没确定其磁芯的问题……！其DCR确实是增加了不少，占空比不变，开关频率不变，其效率低你认为是电感DCR的影响吗？

可是有没有发现22uh的电感在不同输入电压的情况下其转换效率是一样的！这个问题该怎么解释呢？

效率问题是比较复杂的，因影响效率的因素太多。
对你所叙述的情况，因直流电阻增加，其它基本未变，我认为主要是电感的直流电阻影响。

至于电感用22uH时在不同输入电压下效率基本不变，而10uH电感效率随输入电压增加而增加(其实增加并不多)，这与功率开关管工作有关。电感量小，开关管开通时的电流大，且波形接近三角波。随输入电压增加，开关管开通时电流减小。开关管开通时其特性接近电阻，其发热与电流平方正比。所以效率随电流增加而降低。电感量22uH时，开关管电流更接近矩形波，这对提高效率是有好处的。然因电感的直流电阻增加，总效率反而降低了。因输出电流不变，故电感的直流电阻造成的效率降低与波形是三角波还是矩形波无关。

顺便说说这句：
“我觉得BOOST电路电感的选择有个最小电感量，如果不考虑封装和DCR的问题，电感可以选择多大都行，但是电感越大，储能越多，负载所需能量一定，这样电感储存的能量就要靠自身的扇热来消耗，对电感不利”
此句完全错误。并不是“电感越大储能越多”，电感储能不仅与电感量有关，更与电流有关。由于存在负反馈，电感储能总是与负载消耗能量相同，这是靠开关管开通的占空比改变来实现的。

okhxyyo

mark下下。。。。讨论好激烈。。。。路人来学习一下下~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

qwqwqw2088

你好协同 发表于 2015-5-14 20:43
谢谢你的回答！


我觉得BOOST电路电感的选择有个最小电感量，如果不考虑封装和DCR的问题，电感可以选择多大都行，但是电感越大，储能越多，负载所需能量一定，这样电感储存的能量就要靠自身的扇热来消耗，对电感不利；

文档中表蓝的部分是不是冲突，电流一会是输入一会有时输出负载电流，按照输入来算为3uh就能满足要求，按照输出来算需要25uh左右，如果真的按照公司来计算，其22uh的电感肯定会比10uh的好很多，10uh也是不满足要求的电感选择！可是从测试数据来看，效果恰恰相反，这又怎么解释呢？





根据公式计算电感饱和电流，大致为312.9mA，测试数据中的输入电流可以理解为一部分通过电感流向输出，一部分流向芯片内部，流过电感的电流可不可以是输出电流呢，要是这样，40mA远远不足时电感饱和！



求解释！谢谢！

1.芯片数据手册说明是测试数据，22uH的电感在升压的几种电压时，效率基本一致，低电压3.5V时，因为升压压差小，电压低者稍高75.9%。
10uH的电感，在升压4.2V的电压时效率比较高。
不过这家芯片最高81% 的效率，不是很好的芯片，如果加上布线，其他因素实际操作还不好达到这个效率。不是很好的升压芯片。

2.升压电路电感的计算是考虑占空比，纹波电流，开关管等因素。
楼主测试的是在一个电压下的数据，可以变化不同的电压进行测试对比，然后下结论。

3.这种比较流行的升压芯片，内部有集成有mos，而功率电感的选择一般必须按照使用说明进行挑选，一般按照功率电感的计算，是不会有磁饱和的。
电感量没有边界的大，阻抗肯定大，容易引起饱和的。

你好协同

maychang 发表于 2015-5-15 01:13
效率问题是比较复杂的，因影响效率的因素太多。
对你所叙述的情况，因直流电阻增加，其它基本未变，我认为主要是电感的直流电阻影响。

至于电感用22uH时在不同输入电压下效率基本不变，而10uH电感效率随输入电压增加而增加(其实增加并不多)，这与功率开关管工作有关。电感量小，开关管开通时的电流大，且波形接近三角波。随输入电压增加，开关管开通时电流减小。开关管开通时其特性接近电阻，其发热与电流平方正比。所以效率随电流增加而降低。电感量22uH时，开关管电流更接近矩形波，这对提高效率是有好处的。然因电感的直流电阻增加，总效率反而降低了。因输出电流不变，故电感的直流电阻造成的效率降低与波形是三角波还是矩形波无关。

顺便说说这句：
“我觉得BOOST电路电感的选择有个最小电感量，如果不考虑封装和DCR的问题，电感可以选择多大都行，但是电感越大，储能越多，负载所需能量一定，这样电感储存的能量就要靠自身的扇热来消耗，对电感不利”
此句完全错误。并不是“电感越大储能越多”，电感储能不仅与电感量有关，更与电流有关。由于存在负反馈，电感储能总是与负载消耗能量相同，这是靠开关管开通的占空比改变来实现的。

谢谢你的回答！



“由于存在负反馈，电感储能总是与负载消耗能量相同，这是靠开关管开通的占空比改变来实现的”这句话的意思是芯片通过自动调节器占空比来实现电感的储能和负载消能达到平衡是嘛……？



电感储能公式为1/2（L*I2），这个I应该是流过电感的平均电流，能不能用I=1/2（UIN/（DCR+Ron））来大致计算呢？因为电感DCR的不同，10uh为0.37ohm，22uh为0.87ohm，通过计算在增加感值的时候，DCR增加，其储能反而减小了……！不知道这是不是影响其效率的原因……？




因为我的负载LED时9串2并的，在使用22uh电感在3.5V输入电压的情况下，其输出电压和电流和负载所需的偏离太多，若按照芯片占空比自动调节的原理，这个解释又该怎么说呢……？




谢谢……！

maychang

你好协同 发表于 2015-5-15 09:57
谢谢你的回答！



“由于存在负反馈，电感储能总是与负载消耗能量相同，这是靠开关管开通的占空比改变来实现的”这句话的意思是芯片通过自动调节器占空比来实现电感的储能和负载消能达到平衡是嘛……？



电感储能公式为1/2（L*I2），这个I应该是流过电感的平均电流，能不能用I=1/2（UIN/（DCR+Ron））来大致计算呢？因为电感DCR的不同，10uh为0.37ohm，22uh为0.87ohm，通过计算在增加感值的时候，DCR增加，其储能反而减小了……！不知道这是不是影响其效率的原因……？




因为我的负载LED时9串2并的，在使用22uh电感在3.5V输入电压的情况下，其输出电压和电流和负载所需的偏离太多，若按照芯片占空比自动调节的原理，这个解释又该怎么说呢……？




谢谢……！

问题太多，一个一个来吧。

“电感储能公式为1/2（L*I2），这个I应该是流过电感的平均电流”
不对。I 是流过电感的电流瞬时值。

在Boost电路中，一个周期内电感储能未必完全释放到负载上。在电感电流连续工作状态，电感储能仅有部分释放到负载，还剩下一部分留在电感内。电感电流断续工作状态则电感储能完全释放到负载。但无论哪种工作状态，稳态时一个周期内电感储能增量一定完全释放到负载上(不考虑电感铁损和铜损)。

你好协同

qwqwqw2088 发表于 2015-5-15 09:21
1.芯片数据手册说明是测试数据，22uH的电感在升压的几种电压时，效率基本一致，低电压3.5V时，因为升压压差小，电压低者稍高75.9%。
10uH的电感，在升压4.2V的电压时效率比较高。
不过这家芯片最高81% 的效率，不是很好的芯片，如果加上布线，其他因素实际操作还不好达到这个效率。不是很好的升压芯片。

2.升压电路电感的计算是考虑占空比，纹波电流，开关管等因素。
楼主测试的是在一个电压下的数据，可以变化不同的电压进行测试对比，然后下结论。

3.这种比较流行的升压芯片，内部有集成有mos，而功率电感的选择一般必须按照使用说明进行挑选，一般按照功率电感的计算，是不会有磁饱和的。
电感量没有边界的大，阻抗肯定大，容易引起饱和的。

可是有没有发现在305V输入时22uh电感输出的电压和电流完全不能负载满载的要求……！这一点就不知道这么解释！



确实，电感的选择是和占空比等其他因素有关系，可能因为是芯片集成的关系吧，其电感的计算公式没有和占空比有关！



根据上述计算得出的结果…………！



谢谢！

你好协同

maychang 发表于 2015-5-15 10:13
问题太多，一个一个来吧。

“电感储能公式为1/2（L*I2），这个I应该是流过电感的平均电流”
不对。I 是流过电感的电流瞬时值。

在Boost电路中，一个周期内电感储能未必完全释放到负载上。在电感电流连续工作状态，电感储能仅有部分释放到负载，还剩下一部分留在电感内。电感电流断续工作状态则电感储能完全释放到负载。但无论哪种工作状态，稳态时一个周期内电感储能增量一定完全释放到负载上(不考虑电感铁损和铜损)。

这个问题，我认同，因为负反馈的关系，确实是像你说的那样的！

你好协同

你好协同 发表于 2015-5-15 10:18
可是有没有发现在305V输入时22uh电感输出的电压和电流完全不能负载满载的要求……！这一点就不知道这么解释！



确实，电感的选择是和占空比等其他因素有关系，可能因为是芯片集成的关系吧，其电感的计算公式没有和占空比有关！



根据上述计算得出的结果…………！



谢谢！

按照公司计算，确实需要选择27uh左右的的电感，可为什么结果完全不一样呢…………？

qwqwqw2088

用的电感材质有关系，测量误差的因素比较多
另外，这种SYQ201应该属于国产的，完全是抄人家的，担心厂家的资料测试真实性。
如有兴趣请参考一下TI的tps55340

你好协同

qwqwqw2088 发表于 2015-5-18 11:50
用的电感材质有关系，测量误差的因素比较多
另外，这种SYQ201应该属于国产的，完全是抄人家的，担心厂家的资料测试真实性。
如有兴趣请参考一下TI的tps55340

说的是这，我看看你推荐的资料吧！

谢谢你的回答！

谢谢…………！

cyzz7212

谢谢分享，谢谢分享