電路設計篇之Buck電源設計該如何深入學習
鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年04月17日
電路設計中,最常見的幾種電路分別為BUCK、BOOST、BUCKBOOST電路。本文我們還是闡述一下關于BUCK電路設計的要點。
1.BUCK電路公式計算
buck,boost,buckboost的最基本分析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為所允許的電感紋波電流)
3)輸出電容Co計算:DeltaU=DeltaQ/C=CI*T/8C(DeltaU為所允許的輸出紋波電壓)
2.環(huán)路穩(wěn)定性
上面是開環(huán)分析的拓撲,而我們DCDC實際的拓撲是閉環(huán),所以要分析環(huán)路穩(wěn)定性。前面LDO電源也提到,如果沒有芯片的內部參數或者有增益相位分析儀。非原廠的硬件設計人員是很難保證環(huán)路穩(wěn)定性的。幸好像TI這種國際大廠會在手冊上給出計算公式,不需要自己去分析環(huán)路,大家直接使用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
電感在應用分類有很多,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,那大家如何保證選擇的貼片功率電感是可靠的?
假設通過計算也好還是參考原廠設計也好,我們已經知道了電感值。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。
貼片功率電感關鍵參數
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)測試頻率:此頻率下對應的參數,應用時最好在此范圍內。
4)額定電流:此數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。我們應用時不超過此值為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。需要用RLGC模型去分析,也就是存在自振頻率。
4.貼片電容參數
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。在電路中經常應用的場合有: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
在確定了電容容值之后,我們在選型的時候要注意下面的參數。
1)封裝:如0201、0402、0603、0805等,具體根據產品需求。
2)容量:容值大于我們需要的值并留有余量。
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: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模型來分析。
7.RLGC模型