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Buck电感计算
2025-09-29 17:05:42 责编:小OO
文档
Buck converter design

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。

1

,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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