[分享] 怎么选择boost升压电路的电感？只要三个公式

BOOST电源架构是一种非常经典的升压电源方案,它是利用开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出的一种开关电源,它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用在各行业电子设备,是不可缺少的一种电源架构。

以前介绍过BOOST电路的基本原理:

BOOST升压电路原理详解

今天介绍下怎么选择Boost升压电路的电感,看完这篇文章你就会选择电感了。

根据以前文章的推导,开关闭合时,充电路径见上图绿色回路,此时给电感充电,可以列出方程:

其中:

Vi:输入电压         L:电感量    △Ion:充电时电感电流纹波

D:开关的占空比    T:开关周期,是频率f的倒数

将上面公式稍微整理,可以得到:

截止到此时,我们得到了流过电感的电流纹波,然后需要求出流经电感的平均电流:

η是boost的效率,开关电源效率一般是比较高的,如果只是近似计算,效率可以取90%。

最后一个公式,电源的输出总电流,是直流电基础之上,叠加的交流电流,我们需要计算直流加交流时的最大电流:

以上就是推导过程,重新整理3个公式:

从推导的公式可以看出,选择大电感时,产生的纹波也小,可以降低电感器的磁滞损耗和 EMI。但同样地,物极必反,负载瞬态响应时间增加。

我们对上图中的boost进行仿真,分别对比470uH和100uH时的纹波,示波器中绿色的是输出电压,红色的是电感电流。

可以看出其仿真结果与计算基本一致,在Vi=10V,Vo=20V,f=20Khz,D=50%前提下:

电感选取为470uH时,△Ion=0．5A;

电感选取为100uH时,△Ion=2．5A;

(1mV=1mA)而输出电压基本不变

以上介绍的是计算流经电感的最大电流,下面介绍如何根据电流选择电感,知道了最大电流再选择电感,此过程和选择BUCK电感的过程接近,可以参考下面文章:

怎么选择BUCK降压电源的电感?

电感参数有哪些?怎么选择电感?

1． 电感值

电感值通常要留一定余量比如20%-30%,然后将具体数值落入实际的电感值内。

2． 饱和电流

Isat要大于计算的最大电流,一般建议Isat要比Imax高大约20%-30%。

3． 自谐振频率

理想电感的阻抗随着频率增加而增加,而实际电感具有直流电阻和寄生电容,在低频处呈现感性,在高频处呈现容性。我们需要让电感的自谐振频率避开它的工作频率,一般可以以10倍频率作为参考,也就是说开关频率要低于谐振频率的10%。

4． 直流电阻DCR

大的DCR会引起热损,尤其是在重载情况下,对于DCR具体的选择一般没有特殊要求,尽量小一些。

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扯了半天，没给出初学者最需要的最简公式。

提个考高级电源工程师的面试题：BOOST升压电路中，VIN=10-45V, Vout=48V, Io=5A, freq=100KHz, 最大纹波系数0.3，请确定电感量的值。

这块怎么计算，到这里都会卡壳，不知道怎么算电感

输入输出电压均固定的，好办！然而大多数应用中，输入电压或输出电压是变化的或可调的。参数如何确定呢？

显然，就2楼的问题，VIN=10~45V与10~20V，最佳电感量是不同的，如何确定？

确定极限点的电压值，问题便迎刃而解了。

无论是BOOST还是BUCK，感量的确定条件有很多偏向，是侧重优化输出纹波？还是优化电感综合温升及成本，或是优化系统综合效率，不一而足。。。

类似的问题：如何确定SMPS的工作频率