01、BUCK电路的参数计算-蒲公英云

01、BUCK电路的参数计算

小灰灰 2022-03-29 04:19 390阅读 0赞

案例：设计一个Buck电路，满足如下性能指标要求：
一、性能指标要求
1、输入电压
2、输出电压
3、输出电压纹波
4、电流纹波
5、开关频率

二、需要计算的参数

三、BUCK电路拓扑

四、BUCK电路工作原理

五、参数计算的假设前提条件

六、BUCK电路参数计算所需要的理论知识

七、导通时的占空比D的计算

八、电感L的计算

九、电容C的计算

十、案例中各个元器件的参数计算
一、性能指标要求
1、输入电压
标准直流电压48V

2、输出电压
直流电压24V，5A

3、输出电压纹波
100mV

4、电流纹波
0.25A

5、开关频率
fs = 250kHz

二、需要计算的参数
1、占空比D1
2、电感L
3、电容C
4、开关元件Q的选取

三、BUCK电路拓扑

* D:续流二极管
* L和C组成LPF

四、BUCK电路工作原理
1、当t=[0,Ton]时，控制信号是的MOS管导通，续流二极管D截止，向电感L充磁，向电容C充电；
2、当t=[Ton,T]时，MOS管截止，续流二极管D导通续流，电容C放电和电感L中电流下降维持；

五、参数计算的假设前提条件
1、开关管和二极管均为理想型器件；
2、电感L较大，使得在一个周期内电流连续，且无内阻；
3、直流输出电压Uo恒定；
4、整个电路无功耗；
5、电路已达到稳态；

六、BUCK电路参数计算所需要的理论知识
1、基尔霍夫电压/电流定律；
(1)基尔霍夫电压定律：
在一个回路中,电压代数和为0。
(2)基尔霍夫电流定律：
在一节点，流进该节点的电流代数和等于流出该节点的代数和。

2、法拉第定律；
UL / L = ΔIL / Δt
3、当电路达到稳态时：电感L上的电压满足“伏秒值相等的原则”，即：
Von·Ton + Voff·Toff = 0
4、电容的定义式：
C = ΔQ/ΔUc

七、导通时的占空比D的计算
1、开关管导通时，由基尔霍夫电压定律得：
UL = Ui - Uo
2、开关管断开时，由基尔霍夫电压定律得：
UL = - Uo
3、针对电感L应用“伏秒值相等的原则”得：
(Ui - Uo)·D·Ts - Uo(1 - D)Ts = 0
4、求的D为：
D = Uo / Ui

八、电感L的计算
1、开关管导通时，由基尔霍夫电压定律得：
UL = Ui - Uo
2、由法拉第定律：
UL / L = ΔIL / D·Ts
3、电感L为：
L = UL·D·Ts/ΔIL

九、电容C的计算
1、电容C充电的电荷为：
ΔQ = ΔIL·Ts / 8
2、电容定义式：
C = ΔQ/ΔUc
3、将1中的式子带入2中：
C = (ΔIL·Ts) / (8ΔUc)

public void test() throws Exception { DefaultBeanDefinition bd = new DefaultBeanDefinition(); bd.setClazz(User.class); bd.setSingleton(true); bd.setBeanFactoryName(www.ysyl157.com “TestFactory”); bd.setCreateBeanMethodName(“createMethod”); bd.setStaticCreateBeanMethodName(“staticCreateMethod”); factory.register(bd, “user”www.michenggw.com); bd = new DefaultBeanDefinition(); bd.setClazz(BeforeAdvice.class); factory.register(bd, “myBeforeAdvice”www.thd178.com/); AopProxyCreator aapc = new AopProxyCreator(); aapc.setBeanFactory(factory)www.gouyiflb.cn ; factory.registerBeanPostProcessor(aapc); // 向AdvisorAutoProxyCreator注册Advisor aapc.register(new RegexMatchAdvisor(“myBeforeAdvice”, “execution(* bean.User.*())”, new RegexExpressionPointCutResolver())); User user = (User) factory.doGetBean(“user”); user.sayHello();

十、案例中各个元器件的参数计算
1、占空比D
D = Uo / Ui = 0.5
2、电感量L
L = UL·D·Ts / ΔIL = (48-24)*0.5*(1/250*10^-3)/0.25 = 0.000192H
3、电容量C
C = (ΔIL·Ts) / (8ΔUc) = （0.25A / 250kHz）/ (8 * 0.1V) = 0.00000125F