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電路設計篇之Buck電源設計該怎么樣深入學習

鉅大LARGE  |  點擊量:407次  |  2023年05月31日  

1.bUCK電路公式計算


buck,boost,buckboost的最基本分解原理都采用伏秒平衡原理:電感在導通和關斷時,其電流的變化量相等,即Von*Ton=Voff*Toff=L*DeltaI。下圖我們常用的降壓型DCDCbuck拓撲。


在不考慮帶有寄生參數(shù)的RLGC模型的情況下,一般我們的計算步驟如:


1)Von*Ton=Voff*ToffgtVo=D*Vin(占空比D在輸出電壓設置時已決定)


2)輸出電感L1計算:Von*D/f=L1*DeltaI(DeltaI為所準許的電感紋波電流)

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符合Exic IIB T4 Gc防爆標準

充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

3)輸出電容Co計算:DeltaU=DeltaQ/C=CI*T/8C(DeltaU為所準許的輸出紋波電壓)


2.環(huán)路穩(wěn)定性


上面是開環(huán)分解的拓撲,而我們DCDC實際的拓撲是閉環(huán),所以要分解環(huán)路穩(wěn)定性。前面LDO電源也提到,假如沒有芯片的內部參數(shù)或者有增益相位分解儀。非原廠的硬件設計人員是很難保證環(huán)路穩(wěn)定性的。幸猶如TI這種國際大廠會在手冊上給出計算公式,不要自己去分解環(huán)路,大家筆直使用TI給出的計算公式就可以了,自己去計算反而會出問題。


3.貼片電感參數(shù)


電感在使用分類有很多,比如大功率電感,共模電感,變壓器,高頻變壓器,磁珠等。我們在手機,平板電腦的DCDC電源設計中最常用到的電感就是貼片功率電感,那大家要怎么樣保證選擇的貼片功率電感是可靠的?

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標稱電壓:28.8V
標稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應用領域:勘探測繪、無人設備

假設通過計算也好還是參考原廠設計也好,我們已經了解了電感值。那我們怎么去選型呢?下面是村田的貼片功率電感關鍵參數(shù)。


貼片功率電感關鍵參數(shù)


1)體積:由產品對電感體積的取值要求決定,一般體積小電流也小。


2)電感值:計算或參考原廠設計。


3)探測頻率:此頻率下對應的參數(shù),使用時最好在此范圍內。


4)額定電流:此數(shù)值表示的意義有兩種:一種是基于溫度上升到某一限制時對應的電流,另一種是磁飽和時的電流。我們使用時不超過此值為OK。


5)直流電阻:此為電感本身的損耗電阻,越小越好。


6)自振頻率:無論是電感還是電容,都存在寄生參數(shù)。要用RLGC模型去分解,也就是存在自振頻率。


4.貼片電容參數(shù)


電容按材質分類可以分為:電解電容、鉭電容,云母電容、紙質電容、瓷片電容等。在電路中常常使用的場合有:儲能,去耦,濾波,隔直流等。我們電源中常見的是貼片陶瓷電容和鉭電容。


貼片電容參數(shù)


在確定了電容容值之后,我們在選型的時候要留意下面的參數(shù)。


1)封裝:如0201、0402、0603、0805等,詳盡依據(jù)產品需求。


2)容量:容值大于我們要的值并留有余量。


3)誤差精度:貼片電容的容量誤差,分別為:D檔0.5%;F檔1%;J檔5%;K檔10%;M檔20%。


4)溫度系數(shù):溫度每變化1℃電容容量的變化量。


5)損耗角正切:有功功率與無功功率之比tandelta=Resr/(1/wc)。代表電容的損耗,越小越好。和貼片電感類似,無論什么類型的電容,我們都用RLGC模型來分解。


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