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《精通开关电源设计》笔记一

news 2025/8/24 14:35:42

重点

效率 纹波 环路响应 尺寸，从静态到动态的研究方法，假设开关电源稳态运行，以电感为中心，根据半导体器件(mos管或二极管)分段分析电路的状态，工具有电路原理和能量守恒

影响效率的主要是开关损耗，所以频率越高，损耗越大，但是频率越高，输出纹波约小，响应速度越快，而且高频开关可以减小电感和电容的尺寸

CCM和DCM

对于异步开关，负载电流降低或者输入电压升高，都会导致电路由CCM进入DCM，因为电感电流不能反转
但是对于同步，负载电流降低或者输入电压升高，电路会进入FCCM或者FPWM，照样可以用CCM的公式计算

静态分析–以电感电流为核心

这里的变量有频率f，电感值L，负载电流Io，占空比D(假设Vo不变的情况下即Vin的变化)

D和Vin的关系

从下表看出，三种基本拓扑的占空比D都随Vin增加而减小
在这里插入图片描述

Idc和Io、D的关系

可见电感平均电流只与负载电流Io和占空比D(也就是Vin)有关
在这里插入图片描述

△I和L,f,D的关系

电感纹波电流△I，可以通过伏秒法则算出来
在这里插入图片描述
结果如下：
在这里插入图片描述
也就是电感纹波只和电感值，开关频率和占空比有关(输出假设不变)

电感电流的变化情况

综合考虑，静态时影响电感电流的因素如下
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电感峰值电流的变化情况

对电感来说，最关注的是峰值电流，因为电流最大时，磁场强度最强，如果超过安全值，就会导致磁芯饱和，下表展现了在电感值L和频率f一定时，电感峰值电流随输入电压的变化情况，我们选取峰值电流最大时对应的输入电压来进行研究
在这里插入图片描述
从上图可以，对于降压拓扑，应该从最大输入电压开始设计，而升压和升降压拓扑，应该从最小输入电压开始设计

电感电流纹波率r

r只适用于CCM模式，表示电感纹波和电感平均电流的比值，由于负载电流是和平均电感电流成正比，也就是在输入电压不变时，负载电流越大，电感峰值电流越大，所以在最恶劣输入电压和最大负载电流时电感峰值电流最大，在这种情况下确定的r，必然适用其他情况。r确定了，其他参数也能确定

求输出电压纹波的方法

对流过输出滤波电容的浪涌电流曲线求积分即可得到Q，Q再除以C就能得到纹波

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