今天跟大家聊點更加貼合實際應用的。不知道你在DC-DC應用中有沒有遇到過,由于負載變化導致負載電流翻倍的情況,那Buck電路的電感參數也需要做相應調整。于是就有了今天要討論的內容。
一道面試題
照例,先拋出來一道面試題“Buck電路在其他參數不變的條件下,當負載電流從1A增大到2A,電感感值該如何調整?”。這道題可能是面試官“刻意地”隨口一問,但整不好就是送命題。怎么樣,調大還是調???隨便選一個,都有50%的勝算。你會怎么選呢?
自我感覺良好的答案
有小伙伴認為負載電流增大,電感就應該需要更大的通流能力,就應該需要更大的電感。因此電感感值需要調大。
這個解釋看起來,邏輯上沒毛病,道理也講的通,自我感覺良好。但卻順順利利的得了0分。為啥呢?因為答題者這么回答,說明他并不清楚Buck電路中負載電流與電感之間的邏輯關系,僅僅是想當然的猜測。下面我們來討論下正確的解題思路。
第一種維度--電感計算公式
如果你看過這篇《純干貨!DC-DC的電感計算公式推導過程!》,或者你知道Buck電路電感L的計算公式(如下公式),那恭喜你,這道題就變成了送分題!
從上式可以看出,L和Io是反比關系。當Io增大一倍,在其他參數不變的條件下,那么L需要調整到原來的一半。如果你不知道這個,沒關系,正好可以跟著我從另外一個角度來看這個問題。
第二種維度--電流紋波率
上面是從L計算公式來推導。公式有些復雜,現在假設我們不知道,那該如何分析這個問題。前面我們講過電感最重要的公式(沒有之一):
在此基礎上進行離散化,公式則變形為:
對公式做進一步變形,則可以得到電感紋波電流ΔI等于:
注意看這個公式,V*Δt不就是前面我們提到的伏秒積么?而伏秒積除以電感,怎么理解?我們講速度指的是單位時間(每秒鐘)內物體移動的距離(米),所以速度是距離除以時間。這里伏秒積除以電感,可以理解為單位電感內所積累的伏秒積。所以,電感紋波電流ΔI指的是單位電感內積累的伏秒積。
講完紋波電流,我們再說下電流紋波率r,它是電感紋波電流與電感直流分量的比值。通常取值范圍是0.3~0.5,取值0.4是最優。它是DC-DC轉換電路一個至關重要的參數,
對于Buck電流,負載電流Io等于電感直流分量Idc。這樣就在負載電流Io和紋波電流ΔI之間建立了聯系。
當Io(Idc)增大一倍時,為了保證r依舊保持原有值,ΔI也需要相應增大一倍。而Io的增大,對伏秒積V*Δt并沒有影響。ΔI要增大一倍,V*Δt不變,L就只能減小為原來的1/2。因此電感需要調小到原來的一半。
總結
總結下,本文從兩個不同的維度構建負載電流Io與電感L之間的關系,解釋了Buck電路,負載電流增大,電感該如何調整。
1)維度一:電感的計算公式;
2)維度二:電流紋波率r;
另外重點介紹了電感紋波電流ΔI和電流紋波率r這兩個概念。
3)電感紋波電流ΔI等于單位電感內積累的伏秒積。
4)電流紋波率r是電感紋波電流與電感直流分量的比值。
以上所述,部分內容涉及個人理解,如有覺得不妥,歡迎留言討論。
怎么樣?一個簡短的問題,給出的回答可淺可深,就看你對這個知識點的理解達到怎樣的程度。你學廢了么?
審核編輯:劉清
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原文標題:當Buck電路的負載電流從1A增大到2A,電感該調大還是調???
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