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Boost電路的輸入電容該如何去計(jì)算呢?

冬至子 ? 來(lái)源:Possible Do ? 作者:Possible Share ? 2023-08-14 16:15 ? 次閱讀

在boost電路的工作過(guò)程中,輸入電容隨著B(niǎo)oost電源不斷的進(jìn)行充電和放電,當(dāng)mos打開(kāi)時(shí),電流突然增大,輸入電容輔助提供電流,處于放電狀態(tài),當(dāng)mos關(guān)閉時(shí),電流突然減小為0,電容處于充電狀態(tài)。

輸入電容的選擇也對(duì)電路的穩(wěn)定有一定的影響,當(dāng)輸入電容容值選的過(guò)大了,會(huì)造成不必要的浪費(fèi),當(dāng)輸入電容容值過(guò)小時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致輸入電源存在電壓跌落或者電容承載的電流達(dá)不到要求,導(dǎo)致發(fā)熱失效。

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如上圖,是升壓電路的拓?fù)鋱D,在電源輸入節(jié)點(diǎn),用基爾霍夫的電流定律可得I in =I Cin +I L 我們把輸入近似成穩(wěn)定的電流源,那么當(dāng)電感電流IL變化時(shí)Icin也會(huì)跟隨電感電流一起。大致的變化曲線(xiàn)如下圖所示。

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當(dāng)電容電流大于0時(shí),電容充電,當(dāng)電容電流小于0時(shí),電容放電。并且其紋波大小和電感的一致,均為ΔI~L~~。理想的電容是不消耗能量的,如上圖,電容充電時(shí)間等于電容放電時(shí)間T/2,并且充電和放電的最大電流均為1/2ΔIL~~,~那么在充電周期中電容所獲得的電荷量為:~~

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又由于電容上的紋波大小與電感上相等,因此:

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綜合上述公式可得:

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其中,Vq為電容電壓的變化量,f為開(kāi)關(guān)頻率,L為電感感值。

由于電容器并不是一個(gè)理想的元器件,因此在boost電路中電壓的紋波大小不僅來(lái)源于電容充放電時(shí)的電壓變化Vq,還會(huì)受到電容的寄生參數(shù)ESR的影響。電容器受本身的結(jié)構(gòu)和材料影響,在電路中會(huì)一個(gè)等效串聯(lián)的電阻,我們一般稱(chēng)為ESR。當(dāng)ESR上有紋波電流流過(guò)時(shí),ESR上必然有壓降的變化。ESR的電壓變化為:

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那么,輸入電壓總的紋波大小為

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由上述公式可知,在輸入輸出電壓,開(kāi)關(guān)頻率,電感都已確定的情況下,若要求輸入電源的紋波盡可能的小,那么我們能做的就是盡量選大容量,小ESR的電容,但在實(shí)際應(yīng)用中常用的陶瓷電容ESR非常小,但容量一般都比較小,價(jià)格便宜,對(duì)于電解電容來(lái)說(shuō),容量可以做的非常大,但同樣ESR也非常大,價(jià)格也比較便宜,另外一種就是鉭電容,它ESR小,容量也能做到接近電解電容大小,主要的缺點(diǎn)就是價(jià)格貴。因此,輸入電容的選擇要根據(jù)實(shí)際的電路要求綜合考量。

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