钜大LARGE | 点击量:1378次 | 2021年08月12日
电路设计篇之Buck电源设计该怎样深入学习
1.bUCK电路公式计算
buck,boost,buckboost的最基本分解原理都采用伏秒平衡原理:电感在导通和关断时,其电流的变化量相等,即Von*Ton=Voff*Toff=L*DeltaI。下图我们常用的降压型DCDCbuck拓扑。
在不考虑带有寄生参数的RLGC模型的情况下,一般我们的计算步骤如:
1)Von*Ton=Voff*ToffgtVo=D*Vin(占空比D在输出电压设置时已决定)
2)输出电感L1计算:Von*D/f=L1*DeltaI(DeltaI为所准许的电感纹波电流)
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
3)输出电容Co计算:DeltaU=DeltaQ/C=CI*T/8C(DeltaU为所准许的输出纹波电压)
2.环路稳定性
上面是开环分解的拓扑,而我们DCDC实际的拓扑是闭环,所以要分解环路稳定性。前面LDO电源也提到,假如没有芯片的内部参数或者有增益相位分解仪。非原厂的硬件设计人员是很难保证环路稳定性的。幸犹如TI这种国际大厂会在手册上给出计算公式,不要自己去分解环路,大家笔直使用TI给出的计算公式就可以了,自己去计算反而会出问题。
3.贴片电感参数
电感在使用分类有很多,比如大功率电感,共模电感,变压器,高频变压器,磁珠等。我们在手机,平板电脑的DCDC电源设计中最常用到的电感就是贴片功率电感,那大家要怎么样保证选择的贴片功率电感是可靠的?
假设通过计算也好还是参考原厂设计也好,我们已经了解了电感值。那我们怎么去选型呢?下面是村田的贴片功率电感关键参数。
贴片功率电感关键参数
1)体积:由产品对电感体积的取值要求决定,一般体积小电流也小。
2)电感值:计算或参考原厂设计。
3)探测频率:此频率下对应的参数,使用时最好在此范围内。
4)额定电流:此数值表示的意义有两种:一种是基于温度上升到某一限制时对应的电流,另一种是磁饱和时的电流。我们使用时不超过此值为OK。
5)直流电阻:此为电感本身的损耗电阻,越小越好。
6)自振频率:无论是电感还是电容,都存在寄生参数。要用RLGC模型去分解,也就是存在自振频率。
4.贴片电容参数
电容按材质分类可以分为:电解电容、钽电容,云母电容、纸质电容、瓷片电容等。在电路中常常使用的场合有:储能,去耦,滤波,隔直流等。我们电源中常见的是贴片陶瓷电容和钽电容。
贴片电容参数
在确定了电容容值之后,我们在选型的时候要留意下面的参数。
1)封装:如0201、0402、0603、0805等,详尽依据产品需求。
2)容量:容值大于我们要的值并留有余量。
3)误差精度:贴片电容的容量误差,分别为:D档0.5%;F档1%;J档5%;K档10%;M档20%。
4)温度系数:温度每变化1℃电容容量的变化量。
5)损耗角正切:有功功率与无功功率之比tandelta=Resr/(1/wc)。代表电容的损耗,越小越好。和贴片电感类似,无论什么类型的电容,我们都用RLGC模型来分解。
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