01、BUCK电路的参数计算

小灰灰 2022-03-29 04:19 230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