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Boost开关电源滞环电流控制实例分析

     滞环电流控制作为开关电源中电流型控制(Current Mode Control)的一种,可以改善开关电源的动态响应。它实际上是电压环和电流环双闭环控制系统,电压闭环负反馈可以实现稳定的输出电压,获得较好的负载调整率,电流闭环负反馈可以实现对输入电压变化的快速响应。本文以实际项目为例从滞环电流上、下限值的设定,到电感、MOS的选择等全过程详细分析,参考资料已附加至文末,欢迎交流学习。

     滞环电流的上、下限以及滞环值会影响Boost开关电源的输出建立时间、开关频率等,较小的滞环电流值无法满足最大输出功率,较大的滞环电流虽然能够满足功率需求,但是对与电感、MOS的电流值有较高的要求,较大电流值的电感体积就会增大,因此需要综合选择。

     本例以输出电压60V,输出功率200W的Boost电源电压为例,针对滞环电流各个参数设计及元器件选型依据逐步进行说明。

     1、参数要求

     输入参数主要包括输入电压值、输出功率要求、滞环电流、输出电压以及转换效率等

    2、根据Boost电源最大输出功率及输入电压,可得在最恶略情况下,滞环电流持续整个工作周期,可得滞环电流最小上、下限值

     考 虑 到 Boost开 关 电 源 损 耗 及 效 率 的 变 化 , 设 置 滞 环 电 流 最 小 值 13A, 最 大 值 17A

      3、考 虑 结 构 散 热 限 制 , 设 置 工 作 频 率 200kHz

     考 虑 到 电 感 误 差 及 参 数 变 化 , 选 择 16μ H电 感,确定电感及滞环电流后,可以确定在现有选型情况下的理论工作频率

     4、确定Boost电源工作效率前,首先需要计算开关管的开通和关断时间,根据电流、电压等要求选择合适的一款开关管,进一步计算在实际应用工况下的理论开通和关断时间,确定开关损耗。

     电感不仅存在由于其等效直流电阻带来的损耗,同时由于其磁损的存在,也会增加开关电源的损耗。关于磁损可以根据电感供应商的计算方法进行计算。

     二极管的损耗主要由导通损耗决定,这里不再赘述。

     通过前面的各项损耗计算,可以得到理论的转换效率,当然实际转换效率必然有所差距。

     综上,Boost滞环电流控制作为电流控制的一种控制方式,它与定频控制存在不同之处。它是通过采样电感电流,并与给定的电感电流上限、下限电流值进行比较,当变换器电感电流大于上限电流时,PWM输出低电平,关断开关管,电感电流下降;当电感电流下降到下限值时,PWM输出高电平,打开开关管,电感电流开始上升,如此往复。由于电感电流上升敦豪下降斜率与负载轻重、输入电压有关,因此开关频率不固定,属于变频控制的一种。

  

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  • andyiodo 2023-02-26 14:51
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  • andyiodo 2023-02-26 14:51
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