rollei120 发表于 2012-6-26 14:45

补一张电感的电流图。电感的电流在开关周期中,呈现下面的样子,储能阶段,电流上升,释放能量阶段,电流下降。可以看到电流会有个峰值 Ipk。这个峰值也是我们选择电感时要参考的一个指标。具体会在以后提到。
http://img01.taobaocdn.com/imgextra/i1/61254005/T2b9xUXXpdXXXXXXXX_%21%2161254005.gif

rollei120 发表于 2012-6-27 16:26

接下来,我们看下如何设置输出电压的大小(或者是改变你手中移动电源的输出电压),根据规格书,计算公式是这样的:
Vout=Vfb X (1+R1/R2)
Vfb是IC内部的参考电压,对于ISL97516来说是1.294V。其他IC可以参考他们的规格书。R1和R2是两个外部的反馈电阻。在最前面的具体电路图中,可以看到这两个电阻,上面标了R1=85.2K和R2=10K,这个值是对输出设置12V而言的。这里再画一个示意图:
http://img04.taobaocdn.com/imgextra/i4/61254005/T2QSR9XlXbXXXXXXXX_%21%2161254005.gif
FB为IC的反馈脚,VDD_OUT是电压输出端,反馈电阻R1直接接到输出端。我这里还多了个R3,下面会说到它。
同时规格书还规定了,这个电阻的网络值不应小于100K,即R1+R2<100K。当然R1+R2的值如果太小的话,会影响空载时的耗电。
如果我们要设置输出电压为5V,则5=1.294VX (1+R1/R2)。公式里有2个未知数,如何确定?首先要看你手上有什么电阻,比如10K的比较常见,那么我们可以设R2=10K,这样可以算出R1=28.64K。且10+28.64=38.64<100K符合要求。可是28.64k,这个 电阻值并不常见,怎么办?我们可以用2个电阻并联的方法去解决,也就是上面图中的R3的作用,想办法找两个现成的电阻值,并出28.64K来。我们可以用:R1=220K,R3=33K,并出28.69K的值。这样可以得到Vout=5.0V。
到这里我们可以知道如何调整电压了,对于其他IC来说,这个公式都是差不多的,只是你需要看规格书里提到的内部参考电压的值,不同的IC,这个值是不一样的。当然改动输出电压,你还需要考虑其他的因素,比如电容的耐压值,电感值,回路参数等。如果小范围改动,问题不大,若是大范围改动,则要考虑更多的因素。具体以后再说。

rollei120 发表于 2012-6-27 20:22

看来技术帖是不受欢迎的。大家比较喜欢拆电源。

seiki 发表于 2012-6-28 10:24

关注!等LZ讲解电感的选择及计算

rollei120 发表于 2012-6-28 10:56

seiki 发表于 2012-6-28 10:24 static/image/common/back.gif
关注!等LZ讲解电感的选择及计算

还好,有人捧场。
下午开始写电感的选择,会有一些复杂的计算公式。

seiki 发表于 2012-6-28 11:08

呵呵只是LZ你讲的都是专业知识,实在是插不上话!只有看着你讲的份了!不管有没人关注,请LZ至少将这一过程讲完

bypbyh 发表于 2012-6-28 12:18

感谢楼主!

rollei120 发表于 2012-6-28 12:30

电感的选择
电感的选择对于开关电源来说非常重要,这会影响:输出纹波、暂态响应、输出负载能力和效率。电感的选择由输入电压,输出电压,开关频率和最大输出电流决定。
关于电感值,这份规格书里没有给出计算公式,只是说电感的选择范围在2-33uH。我在其他的资料里找到升压booster的电感计算公式,单位是uH:
http://img03.taobaocdn.com/imgextra/i3/61254005/T2sX4VXmhcXXXXXXXX_%21%2161254005.gif
说明:Vo输出电压
                Vsw开关管的饱和压降,ISL97516规格书里并没有给出这个值的大小。
                Vd 肖特基管的正向压降。
                Io 设计的最大额定输出电流。
                r 期望的电感纹波比率
                f 开关的频率
                D占空比
看上去挺复杂的,我用一个实际的例子,来计算一下。
1, Vo输出电压,我们是设计一个5V输出的电源,所以Vo=5V
2, VSw和Vd,这里我们可以近似忽略他们,他们的值都在0.2-0.4V左右,一正一负,相互抵消。
3, Io是我们设计时的输出最大额定电流,对于ISL97516,如果输出是5V,这个输出的电流Io是1A
4, r一般我们取30%-40%,这里我们取30%,(越小越好)
5, f开关频率,ISL97516有2个频率可以选择,600KHz和1.2MHz。
6, D占空比,之间我们已经得出占空比的公式了。
下面我开始计算:(先计算频率为600KHz)
占空比D=1-Vin/Vout
锂电的电压范围是3.0-4.2V。
当电池容量比较满时,Vinmax=4.2V,占空比Dmin=1-4.2V/5V=0.16
电感Lmin=VoX D X (1-D)^2 X 1000000/Io/r/f=5V X 0.16 X (1-0.16)^2 X1000000/1A/0.3/600000Hz=3.136uH
当电池就快没电时,Vinmin=3.0V,占空比Dmax=1-3.0V/5V=0.4
电感Lmax=VoX D X (1-D)^2 X 1000000/Io/r/f=5V X 0.4 X (1-0.4)^2 X1000000/1A/0.3/600000Hz=4uH
这里我们计算出2个电感值,一个是低输入电压时的4uH,一个是高输入电压时的3.136uH。我们需要选择高的4uH(保险起见,实际选择时可选择稍高值的,比如4.7uH),这样才能保证在电池快没电时,仍然能保证我们的输出质量。
http://img03.taobaocdn.com/imgextra/i3/61254005/T2sX4VXmhcXXXXXXXX_%21%2161254005.gif
对于这个电感的计算公式,我们可以看到,频率f越大,电感值越小,电感值越小,意味着电感的体积越小。如果ISL97516选择1.2mHz时,电感值可取2uH。这也是我们拆开电源时,看到有些用的电感很大,有些很小。很大的我们觉得用料很好,小的则对其指指点点。用电感的大小来判断电源好坏,并不是绝对正确的。
接着我们要知道流过电感的峰值,电感上的电流是不断变化的,且会出现一个最大值,见下图。我们需要知道这个最大值,做为选择电感的依据。
http://img01.taobaocdn.com/imgextra/i1/61254005/T2b9xUXXpdXXXXXXXX_%21%2161254005.gif

同样流过电感的峰值也可以用公式计算出来:
http://img02.taobaocdn.com/imgextra/i2/61254005/T2E4hVXmBcXXXXXXXX_%21%2161254005.gif
说明:
Iout输出的最大额定电流,这里我们设计的是1A
Vout输出的电压,我们设计的是5V
Vin 输入的电压,我们需要取最小的输入电压,快没有电时,3.0V
FREQ 我们取600kHz。
L则是我们刚才计算出的电感,选用4.7uH。(需要注意单位的换算,1H=10000uH)
IL(peak)=1A X5V/3V + ½ X 3V X (5V-3V)/4.7uH/5V/600KHz=1.88A
我们得出电感上最大的电流为1.88A。我们设计一个5V1A的电源,但电感上流过的最大电流会去到差不多2A!我们回过头来看ISL97516规格书开头的特性,有一条是说集成2.0A的MOSFET。这也是2A场效应管,我们只能做到额定1A5V输出的原因。
好了,到这里我们知道了电感的两个参数:电感值4.7uH和最大电流1.88A。我们可以开始选择电感了。下面这个是TDK电感规格书里的,我们来看看。
http://img03.taobaocdn.com/imgextra/i3/61254005/T2PjtnXitNXXXXXXXX_%21%2161254005.gif
第一栏PartNo.是物料的编号。第二栏是电感值,我们需要4.7uH的。这样VLC5020T-4R
7N符合我们的要求。接下来,我们看第7栏额定电流,刚才那个电感的额定电流最小的 是2.0A,也符合我们1.88A的要求。这样,我们就可以确定VLC5020T-4R7N符合我们设计的要求。
以上是我们选择电感的步骤,计算有些复杂,不知大家是否能看得懂?如有问题,不妨提出来,大家讨论。

rollei120 发表于 2012-6-28 12:32

seiki 发表于 2012-6-28 11:08 static/image/common/back.gif
呵呵只是LZ你讲的都是专业知识,实在是插不上话!只有看着你讲的份了!不管有没人关注,请LZ至少将这一过 ...

既然写了,就会写完的。谢谢支持!
如有问题,欢迎提出来讨论

rollei120 发表于 2012-6-28 12:33

bypbyh 发表于 2012-6-28 12:18 static/image/common/back.gif
感谢楼主!

谢谢支持!
如有问题,欢迎提出来讨论

放屁打老虎 发表于 2012-6-28 13:39

收藏了。。。。得慢慢看。。

mytomatoes 发表于 2012-6-28 14:15

geniuskim 发表于 2012-6-25 21:19十分感谢,似乎大升压比情况下,效率迅速下降啊...确实难为电感了...唉,如果在10倍以上的情况(比如12V升 ...

用自耦的方法可以大幅度升压

lfz617 发表于 2012-6-28 15:01

rollei120 发表于 2012-6-28 15:07

mytomatoes 发表于 2012-6-28 14:15 static/image/common/back.gif
用自耦的方法可以大幅度升压

是不是和变压器的原理差不多?有没有具体些的资料?或者写个帖子,大家交流一下。

mikeliran 发表于 2012-6-28 15:15

留个名 慢慢看

mytomatoes 发表于 2012-6-28 22:24

rollei120 发表于 2012-6-28 15:07 static/image/common/back.gif
是不是和变压器的原理差不多?有没有具体些的资料?或者写个帖子,大家交流一下。
...
这个                                                         耦合电感式的Boost电路分析研究 不是变压器。
http://space.ednchina.com/ewebed ... 110708082836989.pdf

rollei120 发表于 2012-6-29 06:32

mytomatoes 发表于 2012-6-28 22:24 static/image/common/back.gif
这个                                                         耦合电感式的Boost电路分析研究 不是变压器。
http://space.ednchina.com/ewebed ... 11070 ...

谢谢你提供的资料。计算还挺复杂,有空要好好研究一下。
不知这个耦合电感实际如何绕制?是否有现成的耦合电感产品?

zfyfeixiang 发表于 2012-6-29 10:32

相当专业的技术贴,得好好看才行

fygdq 发表于 2012-6-29 11:29

lili_11 发表于 2012-6-30 06:52

谢谢LZ~~希望LZ能写一下各种类型的电感的优点和缺点,另外输入输出电容的选择上有什么要求??
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查看完整版本: 【基础设计】如何设计一个DC-DC升压开关电路(7/5更新)