降压电路(也叫buck电路)是值输出电压小于输入电压,控制IC通过调整占空比来实现电压的转换,其
表达式为Vout=Vin*D。ST L7987是一款非同步开关管内置的IC。现在根据IC的DATASHEET分析BUCK电感的设计。
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,典型电路图
2,设计输入条件
Vin22V
:=Vin_min16V
:=Vin_max28V
:=
Vout12V
:=Iout3A
:=Fsw500KHz
:=
Vfb0.8V
:=Iss5106
-
A
⋅
:=
3,计算感量
IL Iout3A
=
:=ΔI0.1IL
⋅0.3A
=
:=
关于电感电流变化系数的选择,与很多因数有关。系数越大,电感体积越小,但是纹波电流大,需要大容量的滤波电容器。这里计算选择了0.1,仅供参考。
L_actual22μH
:=
4,开关管电流波形,续流二极管电流波形
从两个器件的波形图可以看出BUCK电路的工作过程,开关管导通的时候,电感电流上升,电感储存能量,续流二极管处于关闭状态,无电流。开关管关闭后,电感电流下降,电感释放能量,续流二极管处于导通状态,且电流减小。
5,电感设计
电感在一个周期中有储存能量和释放能量的过程,磁芯磁路中需要高磁阻部分来担任这个作用。常用的几种电感结构有:工字/棒形磁芯(开磁路);气隙铁氧体;金属磁粉芯;气隙非晶磁芯
a)选择铁氧体磁芯
AP 法选择磁芯
Aw=N*Irms/J/Ku Ae=L*Ipeak/N/Bm Ap=L*Ipeak*Irms/Ku/J/Bm
EQ18
Ae 30102-⋅cm
2:=Le 2.17cm :=Ve 668103-⋅cm 3:=ur 1800
:=
选择3*0.25mm 扁线可以满足要求
计算磁芯气隙
计算损耗
ID 7.2mm :=ρ 2.33108-⨯Ωm
⋅:=
L_cu 3.14ID W +()⋅N_actual ⋅ 1.05⋅0.336m
=:=
P_cu Irms 2R_cu ⋅0.094W
=:=
Ptotal P_fe P_cu +0.094W =:=计算温升
L_core 18mm :=W_core 9.7mm :=H_core 6.3mm
:=As 2L_core W_core ⋅L_core H_core ⋅+W_core H_core ⋅+()⋅ 6.982104-⨯m 2
=:=
ΔT 2956.982
0.7-⋅0.0940.85⋅10.144
=:=b)选择金属磁粉芯Bm_powder 0.5T
:=
D_choose 1.0mm
:=初选磁芯KS065125A -根据计算软件得到设计值如下:L031.75μH
:=L_3A 24.76μH :=P_core 0.1W
:=
P_wire 0.16W :=
金属磁粉芯的设计有软件可以帮助,相关计算公式供应商也可以提供,包括损耗计算公式,电感下降比例计算,温升等各种。
6,计算输出电容
Δic Vin Iout , t , ()IL Vin Iout , t , ()Iout
-:=
Co1100106
-
F
⋅
:=Esrc1340103
-
Ω
⋅
:=Co24710
6 -
F
⋅
:=Esrc2103
-
Ω
:=
Co Co1
:=Esrc Esrc1
:=
Vpp Vin_max
()0.217V
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