首先我們先來(lái)看下例子,在buck電路中連續模式下,輸出電壓Vo=輸入電壓Vdc×占空比D。假定Vdc,Vo均為定值,那么占空比也必然是恒定值。如果負載電流突然變大,應該是需要輸入功率變大,占空比增大,從而使得電感存儲更多的能量才對。
但矛盾的是,此處占空比雖然增大,但輸出電壓不是會(huì )改變嗎?網(wǎng)絡(luò )上的說(shuō)法是,負載電流突然變大后,占空比先增大后減小,最后是輸入電流Idc增大使輸出電流增大,那么這種說(shuō)法正確嗎?假如是對的,那么buck電路的最大輸出電流是怎么確定的呢?
下面我們就來(lái)一一分析,例子中列出的Vo=輸入電壓Vdc×占空比D僅僅是理論理想公式,如果想要計入開(kāi)關(guān)的損耗和電感損耗,實(shí)際輸出將是輸出/輸入不變下,PWM隨電流而變。
關(guān)于瞬態(tài)電流,原則上只進(jìn)行電應力計算,不做熱應力考核。關(guān)于穩態(tài)電流,需要做電應力/熱應力考核??梢钥闯?,對于電源的最大電流,不是一個(gè)值,而是一組數據。它們需要根據實(shí)際情況考核不同指標。理想恒壓模式下,改變的輸出電流,輸出功率增大,所以輸入功率也會(huì )增大的。當在恒壓模式下,輸出電壓不變,占空比是不會(huì )變的。
BUCK的電感,實(shí)際上并不是人們口中的變壓器,能量不是由電感全部?jì)Υ嫒缓髠鬟f的。按照例子中的假設,輸出負載電流突然變大,輸出功率是變大,輸入功率也變大,但這個(gè)增加的功率不是由電感儲存的能量提供的。但這個(gè)增加的功率不是由電感儲存的能量提供的。
有人會(huì )覺(jué)得迷惑,buck電路不是在mosfet導通階段嗎,輸入電流可以直接給輸出供電,不僅僅對電感充電?如果這樣,那如果占空比很小的情況,比如310V轉15V的時(shí)候,輸出的電流基本上都是電感儲存的能量嗎?
實(shí)際上這里指的是電感傳遞的能量占輸出總能量的大小,比例的問(wèn)題則需要舉例說(shuō)明,即使是310V轉15V,只要電感電流連續,輸出1A跟輸出10A,電感傳遞能量不變還是電感傳遞能量占總輸出的比例不變。
電壓模式的buck電路對電流沒(méi)有限定。所以要額外增加過(guò)流保護。否則發(fā)生短路時(shí),電流會(huì )很大,直至燒毀開(kāi)關(guān)管。電流模式的buck,本身自帶有限流功能。
理論上,如果沒(méi)有元器件在電流變化時(shí)的壓降變化,那么當電流增加時(shí),占空比就不變,在開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)輸入電流也增加,這時(shí)候電感中的直流電流也增加了,存儲的能量也在增加,續流時(shí)對外供能量。電流增加的限制應該是所選元器件和線(xiàn)路的傳遞電流及散熱能力決定的,還有電源,如考慮實(shí)際中電流增加時(shí)各處壓降,占空比肯定會(huì )有變化去補償壓降。
負載變化輸出電壓是不會(huì )變化的,因為輸出電壓是受到運放的基準源控制的。也就是說(shuō)輸出電壓被“鉗位”了。調節負載,的確會(huì )改變占空比。在這里占空比的變化只是改變“電感的充電時(shí)間”,輸出端要的電流量(功率)變化了,那么輸入端給的電流量(功率)也相應的變化了,可以通過(guò)鉗形電流表檢測能看出他們之間的變化。
在理想情況下,占空比是要先增大,使得電感電流漲上去,然后再恢復原來(lái)的占空比。實(shí)際中,電源內阻、輸入線(xiàn)路內阻、MOS內阻、電感內阻、續流二極管壓降這些不理想因數都在影響著(zhù)占空比。
本篇文章通過(guò)實(shí)例從各個(gè)方面對buck電路中的最大輸出電流確定,以及最大輸出電流與占空比之間的聯(lián)系進(jìn)行了講解,希望大家在閱讀過(guò)本篇文章之后能夠有所收獲。
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