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【获得20元现金红包】开关电源设计(第三版中)BUCK电感量计算问题

上图是部分截图!①为什么取最小电流0.1Ion这个点的电流来计算电感值?②这样算出来的电感量怎么知道会适合于电流增大时,电感工作正常?③对电感磁学部分有点欠缺理解,希望前辈给与指点,介绍点资料来学习下。万分感谢!

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斌520
LV.9
2
2016-08-27 21:24
坐沙发来学习。
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2016-08-28 13:47

建议看这本书的时候,对照仿真模型去更改里面的电感参数,不同的电感参数,对应不同的电流值,不同的纹波电流。

纯看理论去理解这些概念和公式,还是比较难的。

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suiyi3
LV.5
4
2016-08-29 08:16
@417zhouge
建议看这本书的时候,对照仿真模型去更改里面的电感参数,不同的电感参数,对应不同的电流值,不同的纹波电流。纯看理论去理解这些概念和公式,还是比较难的。
这个主意好!您一般用什么软件仿真!
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2016-08-29 08:27
@suiyi3
这个主意好!您一般用什么软件仿真!
saber仿真软件,PLECS仿真软件
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shicong
LV.5
6
2016-08-29 11:27
BUCK设计原则书中所述是希望工作在连续模式下,因为BUCK属于正激类型的拓扑,即在开关导通时向后传递能量。所以取在额定输出电流的10%时处于临界模式下设计,这样只要电流不低于额定输出电流的10%,电路就会一直处于连续模式。
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suiyi3
LV.5
7
2016-08-29 11:32
@shicong
BUCK设计原则书中所述是希望工作在连续模式下,因为BUCK属于正激类型的拓扑,即在开关导通时向后传递能量。所以取在额定输出电流的10%时处于临界模式下设计,这样只要电流不低于额定输出电流的10%,电路就会一直处于连续模式。
这个设计的原理我是知道的。尽量在连续模式下工作,但是为啥取的是临界模式下的电流值来计算电感量,这个电流值情况下算出来的电感量怎么样知道是适合电流增大的情况下,电感不会饱和呢
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shicong
LV.5
8
2016-08-29 11:43
@suiyi3
这个设计的原理我是知道的。尽量在连续模式下工作,但是为啥取的是临界模式下的电流值来计算电感量,这个电流值情况下算出来的电感量怎么样知道是适合电流增大的情况下,电感不会饱和呢
电感饱和承受多大的直流电流分量没有直接关系吧,这种输出滤波电感一般都是采用扼流圈,可以承受较大的直流分量,只要在其额定的工作电流下,就不会有问题。  
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shicong
LV.5
9
2016-08-29 11:45
@suiyi3
这个设计的原理我是知道的。尽量在连续模式下工作,但是为啥取的是临界模式下的电流值来计算电感量,这个电流值情况下算出来的电感量怎么样知道是适合电流增大的情况下,电感不会饱和呢
你说的磁饱和在变压器中会经常遇见。    在buck中只要满足伏秒平衡   (Vin-Vout)*Ton=Vout*Toff就不会磁饱和,这个公式显然成立。
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suiyi3
LV.5
10
2016-08-29 11:57
@shicong
电感饱和承受多大的直流电流分量没有直接关系吧,这种输出滤波电感一般都是采用扼流圈,可以承受较大的直流分量,只要在其额定的工作电流下,就不会有问题。 

还是那个问题,这个临界电流算出来的电感值怎么知道在电流增大的时候能正常工作呢,就像我们算反激时取Ipk来算电感量一样,我觉得这个应该和磁学有关系的,B-H曲线或者什么的。就应该能知道我们为啥需要用那个值来算。

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shicong
LV.5
11
2016-08-29 13:25
@suiyi3
还是那个问题,这个临界电流算出来的电感值怎么知道在电流增大的时候能正常工作呢,就像我们算反激时取Ipk来算电感量一样,我觉得这个应该和磁学有关系的,B-H曲线或者什么的。就应该能知道我们为啥需要用那个值来算。
在固定周期下,电感能不能随着电流的增大而正常工作与它本身所能承受的最大连续电流和峰值电流有关(电感参数),与磁滞回线等磁饱和的东西无关。就是说正常电路下如果不会磁饱和,那再怎么增大电流,只要在电感额定连续电流和峰值电流以内,那就也不会磁饱和。     这里的10%完全就是一个标准,也可以理解为一个经验值。
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suiyi3
LV.5
12
2016-08-29 14:16
@shicong
在固定周期下,电感能不能随着电流的增大而正常工作与它本身所能承受的最大连续电流和峰值电流有关(电感参数),与磁滞回线等磁饱和的东西无关。就是说正常电路下如果不会磁饱和,那再怎么增大电流,只要在电感额定连续电流和峰值电流以内,那就也不会磁饱和。  这里的10%完全就是一个标准,也可以理解为一个经验值。
引用楼上的“在固定周期下,电感能不能随着电流的增大而正常工作与它本身所能承受的最大连续电流和峰值电流有关(电感参数)。”和“那再怎么增大电流,只要在电感额定连续电流和峰值电流以内,那就也不会磁饱和。”buck电感设计也是在连续模式下的,周期也是固定的,而取值并不是峰值电流,而是额定电流的10%。我就想弄明白这一点为啥使用这个电流算电感量而不是峰值电流或其他的电流。说到经验值,那就没得说了!就等于我得死记硬背下来这样算的!
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shicong
LV.5
13
2016-08-29 14:41
@suiyi3
引用楼上的“在固定周期下,电感能不能随着电流的增大而正常工作与它本身所能承受的最大连续电流和峰值电流有关(电感参数)。”和“那再怎么增大电流,只要在电感额定连续电流和峰值电流以内,那就也不会磁饱和。”buck电感设计也是在连续模式下的,周期也是固定的,而取值并不是峰值电流,而是额定电流的10%。我就想弄明白这一点为啥使用这个电流算电感量而不是峰值电流或其他的电流。说到经验值,那就没得说了!就等于我得死记硬背下来这样算的!
你如果  用额定电流算电感      那岂不是负载稍微轻一点    就在进入断续了 ?
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shicong
LV.5
14
2016-08-29 14:46
@suiyi3
引用楼上的“在固定周期下,电感能不能随着电流的增大而正常工作与它本身所能承受的最大连续电流和峰值电流有关(电感参数)。”和“那再怎么增大电流,只要在电感额定连续电流和峰值电流以内,那就也不会磁饱和。”buck电感设计也是在连续模式下的,周期也是固定的,而取值并不是峰值电流,而是额定电流的10%。我就想弄明白这一点为啥使用这个电流算电感量而不是峰值电流或其他的电流。说到经验值,那就没得说了!就等于我得死记硬背下来这样算的!

当然 你可以用   20%   或者 其他种种。   但我个人在设计时比方说一个BUCK额定5V,1A的输出,我要确保他在5V,100ma的时候仍可以正常工作在连续模式,5V,2A时仍不会坏。  这样再去设计电感,选择合适参数的电感。   这样可以理解?

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shicong
LV.5
15
2016-08-29 14:49
@suiyi3
引用楼上的“在固定周期下,电感能不能随着电流的增大而正常工作与它本身所能承受的最大连续电流和峰值电流有关(电感参数)。”和“那再怎么增大电流,只要在电感额定连续电流和峰值电流以内,那就也不会磁饱和。”buck电感设计也是在连续模式下的,周期也是固定的,而取值并不是峰值电流,而是额定电流的10%。我就想弄明白这一点为啥使用这个电流算电感量而不是峰值电流或其他的电流。说到经验值,那就没得说了!就等于我得死记硬背下来这样算的!
总不能设计一个    额定1A输出的降压,    在输出900ma时就不正常工作了  ,   这样好吗?
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suiyi3
LV.5
16
2016-08-29 17:36
@shicong
当然你可以用 20% 或者其他种种。 但我个人在设计时比方说一个BUCK额定5V,1A的输出,我要确保他在5V,100ma的时候仍可以正常工作在连续模式,5V,2A时仍不会坏。 这样再去设计电感,选择合适参数的电感。  这样可以理解?

既然扼流圈是能通过很大的直流电。在连续和临界模式的时候dI是一样的,那样是不是可以理解为E=1/2I*I*L,电感存储能量是一样的。而他取值10%的电流值来算是因为一般设计要求是在电流10%时到达临界模式。这个电感量的计算只是因为这个临界模式下的dI好算些。这样扼流圈承受电流的大小只是线圈的直径影响咯?

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suiyi3
LV.5
17
2016-08-29 18:07
@shicong
总不能设计一个  额定1A输出的降压,  在输出900ma时就不正常工作了 , 这样好吗?

你阐述的观点,我在书上也看到的,就是为取这个电流算电感量,按电感量公式算电流值小,电感量就大!电流值大,电感量就小。电感量小就越容易进入临界甚至是断续模式,是这样理解?

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suiyi3
LV.5
18
2016-08-30 10:14
@suiyi3
[图片]你阐述的观点,我在书上也看到的,就是为取这个电流算电感量,按电感量公式算电流值小,电感量就大!电流值大,电感量就小。电感量小就越容易进入临界甚至是断续模式,是这样理解?

刚又翻出来看了下,扼流圈的设计细节在后面第7章。在第7章看到这个电感量计算公式。假设除L和△I,其他变量是一定的。那L和电流的增量就成反比关系;也就是说在电感量越大的时候,电流增量就越小,越不容易在轻载时进入非连续模式。所以,我们在1.8公式中才需要取临界模式下的小电流值来计算扼流圈的电感量。

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2016-08-30 10:41
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2016-08-30 17:33
@shicong
你说的磁饱和在变压器中会经常遇见。  在buck中只要满足伏秒平衡 (Vin-Vout)*Ton=Vout*Toff就不会磁饱和,这个公式显然成立。

    计算电感,采用理论联系实际,我觉得比较靠谱.

    我计算电感采用的是精通开关电源一书的公式,计算比较准确,另外一本书籍就是变压器与电感器设计一书  

    其实电感的计算与实际电路的匹配,个人觉得感值范围还是比较宽泛的,你可以实际的试一试.

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suiyi3
LV.5
21
2016-08-31 08:20
@hello-no1
  计算电感,采用理论联系实际,我觉得比较靠谱.  我计算电感采用的是精通开关电源一书的公式,计算比较准确,另外一本书籍就是变压器与电感器设计一书   其实电感的计算与实际电路的匹配,个人觉得感值范围还是比较宽泛的,你可以实际的试一试.

我也觉得电感量值涉及到的各方面的参数有点多,现在想仿真看看!还没找到能在win10上用的仿真软件

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2016-08-31 08:54
@suiyi3
我也觉得电感量值涉及到的各方面的参数有点多,现在想仿真看看!还没找到能在win10上用的仿真软件

    看来你应该是学生或者是初次涉及电源行业的朋友,否则不会这么纠结电感参数.

    虽然电感在理论计算中会涉及到断续模式,连续模式,临界模式的不同计算方法,但是真正在实际应用中是采用断续模式计算多一些,之后实际电路测试看性能,主要是发热问题.

    

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2016-08-31 09:01
@hello-no1
  看来你应该是学生或者是初次涉及电源行业的朋友,否则不会这么纠结电感参数.  虽然电感在理论计算中会涉及到断续模式,连续模式,临界模式的不同计算方法,但是真正在实际应用中是采用断续模式计算多一些,之后实际电路测试看性能,主要是发热问题.   

    电感的计算其实不需要考虑那么复杂,个人的观点.当然对于刚入行的朋友,把各种可能的情况都分析一遍,对于理论的提升帮助可能会很大.但实际上很多人因为理论分析纠结的太多,最后成品没有做出来,或者因为理论纠结的太深,心理有恐惧感,不敢真正动手去实践.

    举一个不恰当的例子,有人喜欢将废纸团扔到纸篓里,在扔纸团时,我们是否需要考虑纸团质量,重力作用的影响,空气阻力的影响,纸团的行进路线,手的姿势等,我想很多人是不会考虑这些因素的,而是凭感觉直接扔出去.所以我的建议是刚入门时纠结几次,之后多动手试验.

    仿真需要做,但更重要的是动手去做,电子学是一门实践性很强的学科.这是我的建议,当初我就是想得多而做得少,死扣理论,动手能力几乎没有.

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suiyi3
LV.5
24
2016-08-31 09:11
@hello-no1
  电感的计算其实不需要考虑那么复杂,个人的观点.当然对于刚入行的朋友,把各种可能的情况都分析一遍,对于理论的提升帮助可能会很大.但实际上很多人因为理论分析纠结的太多,最后成品没有做出来,或者因为理论纠结的太深,心理有恐惧感,不敢真正动手去实践.  举一个不恰当的例子,有人喜欢将废纸团扔到纸篓里,在扔纸团时,我们是否需要考虑纸团质量,重力作用的影响,空气阻力的影响,纸团的行进路线,手的姿势等,我想很多人是不会考虑这些因素的,而是凭感觉直接扔出去.所以我的建议是刚入门时纠结几次,之后多动手试验.  仿真需要做,但更重要的是动手去做,电子学是一门实践性很强的学科.这是我的建议,当初我就是想得多而做得少,死扣理论,动手能力几乎没有.
谢谢前辈!实践是检验真理的唯一标准。我认同。但是理论上我也想知道更多点~
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suiyi3
LV.5
25
2016-09-03 14:49
@417zhouge
saber仿真软件,PLECS仿真软件

学了一天的saber,总算仿真出来点结果,和我理解的相符合

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qq775068
LV.2
26
2016-09-04 19:55
@shicong
你说的磁饱和在变压器中会经常遇见。  在buck中只要满足伏秒平衡 (Vin-Vout)*Ton=Vout*Toff就不会磁饱和,这个公式显然成立。
次饱和在BUCK电路中肯定也会出现的,电感是不是会宝盒应该和慈心有关,与电感量有关,与流过电感的电流有关。buck电路中的伏秒数平衡应该属于电感的特性。这个与电感是否饱和应该没有关系把!电感饱和后应该是指电感电流过大了,电感内存储的能量过大使慈心的到此能力达到了最大。结果就是电感量变得越小的情况把。
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qq775068
LV.2
27
2016-09-04 19:59
@suiyi3
谢谢前辈!实践是检验真理的唯一标准。我认同。但是理论上我也想知道更多点~
之所以用0.1倍的额定电流计算电感值是因为这样可以保证在大于0.1倍额定电流的情况下能够保证电路处于CCM状态!至于你所说的为什么不考虑饱和问题,那是因为饱和问题不但与电感量有关还与慈心有关!你可以这样人为,先通过0.1倍额定电流确定电感值,在通过电感值和额定电流再去确定慈心尺寸和慈心材料!
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suiyi3
LV.5
28
2016-09-05 10:54
@qq775068
之所以用0.1倍的额定电流计算电感值是因为这样可以保证在大于0.1倍额定电流的情况下能够保证电路处于CCM状态!至于你所说的为什么不考虑饱和问题,那是因为饱和问题不但与电感量有关还与慈心有关!你可以这样人为,先通过0.1倍额定电流确定电感值,在通过电感值和额定电流再去确定慈心尺寸和慈心材料!

嗯。前辈说的对的,和我仿真的结果一样(25楼)和后面的理解(18楼)!总结下吧!就是这个电感量的大小决定△I电流的大小:电感量越大,△I越小,那么我们负载减小时,就越不容易进入dcm模式。电感量越小的话,△I越大,就越容易进入dcm模式,甚至直接进入dcm(这是25楼仿真电感10uH时出来的,实际是怎么样没认证过)。也就是说我们在设计这个电感时。电感量可以取得偏高点也是没问题的,取多高还是有很多因素去考虑,只能当参考值。如前辈所说,磁饱和还与电感量,额定电流,磁芯,磁心材料,线径等相关,综合考虑。

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baobohenry
LV.4
29
2016-09-08 08:27
@suiyi3
学了一天的saber,总算仿真出来点结果,和我理解的相符合[图片][图片][图片][图片][图片]
请问你用的是什么版本的SABER,能提供安装文件和破解文件吗。
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suiyi3
LV.5
30
2016-09-08 08:53
@baobohenry
请问你用的是什么版本的SABER,能提供安装文件和破解文件吗。
07版本的~
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he306
LV.1
31
2016-09-08 08:53
@suiyi3
既然扼流圈是能通过很大的直流电。在连续和临界模式的时候dI是一样的,那样是不是可以理解为E=1/2I*I*L,电感存储能量是一样的。而他取值10%的电流值来算是因为一般设计要求是在电流10%时到达临界模式。这个电感量的计算只是因为这个临界模式下的dI好算些。这样扼流圈承受电流的大小只是线圈的直径影响咯?
其实计算BUCK电路电感时,会有一个偏置电流,如果额定电流是3A,若使用100uH的电感,在3A时导磁比为50%的话,初始电感其实是200uh,这样才能使得电路在3A时,仍然会有100UH的电感量,在计算磁环电感时好像应该这么算,可以看看铁硅铝的磁环资料。工字电感是什么情况我还不是很清楚。
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