1. 首頁 > 科技 > >

機器人|Buck電感感量計算

機器人

機器人|Buck電感感量計算

文章圖片

機器人|Buck電感感量計算

文章圖片

機器人|Buck電感感量計算

文章圖片

機器人|Buck電感感量計算

文章圖片


Buck變換器別名叫降壓變換器 ， 串聯開關穩壓電源 。
作用是把輸入高電壓轉換成人們需要的低壓 。 不要市電是AC220V ， 整流濾波后是310V的直流 ， 大多電子產品是低壓電路 ， 一般是5V、12V、24V、36V、48V等 ， 這些低壓的電子設備不能直接應用輸入AC整流后的直流電壓 ， 必須用一個轉換器轉換成所能應用的低電壓 。 當然能把高壓轉化成低壓的轉換器有很多種 ， Buck只是其中的一種 ， 他的優點是效率高 ， 體積小 ， 不同負載下面穩壓效果好 。
線路組成主要的功率器件是由開關管Q1 ， 二極管D1 ， 儲能電感L1 ， 輸出濾波電容C1組成 。

 下面在穩態的時候進行分析 。
當Q1導通的時候 ， 電流是由輸入端正流過Q1→L1→負載再回到輸入的負 ， 形成回路1 ， 根據KVL在回路1里面這個時候電感L1兩端的電壓是Vin-Vo-Rds*I ， 忽略mos管的壓降 ， 電感兩端電壓VL=Vin-Vo. 導通的時間為Ton ， 電感電流是線性上升（在電感沒有達到飽和前）在Q1關斷是電感電流達到最大lLmax 。
當Q1關斷的時候 ， 因為電感電流不能突變 ， 為了維持原理的電流 ， D1導通 ， 電流的流向由L1→負載→D1→L1形成了回路2 ， 根據KVL ， 在一個回路里面的電壓為0 ， 這個時候電感上的電壓為VL=Vo+Vd ， 如果忽略二極管的壓降 ， 電感兩端電壓為Vo關斷時間為Toff ，

電感放電時間為Tm ，當Tm＜Toff時 ， 電感電流是不連續 ， 這種電感電流不連續叫斷續模式（DCM） 。 當Tm＞Toff的時候電感電流是連續 ， 這種電感電流連續的叫連續模式（CCM） 。 當Tm=Toff時電感電流剛好釋放完 ， 這種處在連續與斷續之間的叫臨界模式（BCM） 。
我們看整個的回路1與回路2里 ， 電感L1與負載一直都在 ， 而輸出的負載電流是恒定的Io 。 輸入電感電流在整個周期里面 ， 一直是變化的 ， 但是平均值電流是與輸出電流一樣就是Io 。 又因為電感電流是線性增長后是線性下降的（電感不飽和） ， 所以我們可以通過電感上的最大電流來判斷電感是工作在連續還是斷續 。
當電感最大電流ILmax = 2Io的時候 ， 電感電流是工作在臨界 ， 當電感最大電流ILmax＞2Io的時候 ， 電感電流是工作在斷續 ， 當電感最大電流ILmax＜2Io的時候 ， 電感電流是工作在連續 。
下面是電感電流工作在連續與斷續的波形 。

 從上圖可以看出來 ， 如果以輸出電流為參考 ， 當△I=2Io的時候 ， 設置開關頻率fs ， 這個時候可以根據U=L·di/dt ， L就可以計算出來 ， 推導過程如下 。
在Q1導通的時候電感兩端電壓U=Uin-Uo ，

dt為導通時間Ton ，        電感的計算公式就是

假設一個12V輸入的電壓 ， 輸出電壓為5V ， 輸出電流為2A ， 開關頻率為100kHz ， 需要計算下臨界模式下電感的感量L 。
臨界模式 ， 那么電感上變化的電流△I=2·Io=4A
Ts=1/fs=1/100kHz=10μs


【機器人|Buck電感感量計算】又因為是臨界模式 ， 首先輸入電壓范圍Uin_min-Uin_max輸出電壓Uo ， 輸出電流Io ， 這里計算電感的時候 ， 我們需要知道 ， 如果我們設計在輸入最低電壓電壓臨界 ， 大于最低電壓整個電感是斷續的 ， 如果我們設計在最高電壓臨界 ， 在帶滿載的時候整個輸入范圍都是連續的 。

相關經驗推薦