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電源先生(PowerMan)
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什么是電流紋波系數(shù) r ?什么時候需要用到電流紋波系數(shù) r ?
電流紋波系數(shù) r 在電路正常工作中是恒定的還是變化的?
紋波電流 ΔIL 在電路正常工作中是恒定的還是變化的?
BUCK電路功率電感選型時,電流紋波系數(shù) r 需要在 [0, 2] 之間取值,為什么?
電流紋波系數(shù) r 在 [0, 2] 區(qū)間取值是否有最優(yōu)值呢?
電流紋波系數(shù) r1 該選擇0.2、0.3還是0.4,為什么呢?
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電流紋波系數(shù) r 在 [0, 2] 區(qū)間取值是否有最優(yōu)值呢?

BUCK電路功率電感選型時,電流紋波系數(shù) r 在 [0, 2] 區(qū)間取值不同,決定在整個負(fù)載電流范圍內(nèi),DCM和CCM兩種工作模式的占比不同。

電流紋波系數(shù) r 在 [0, 2] 區(qū)間取值是否有最優(yōu)值呢?

(1)在前述計算實例中(參考“電流紋波系數(shù) r 在電路正常工作中是恒定的還是變化的?”),在電路設(shè)計之初,理論上選擇的電流紋波系數(shù) r1 = 0.3,對應(yīng)理論上的紋波電流值為 ΔIL = 0.3*10A = 3A ,對應(yīng)理論紋波電流值的一半也就是臨界負(fù)載電流為Iout,crt = 3A/2 = 1.5A。

那么,整個 [0A, 10A] 負(fù)載電流范圍內(nèi),在 [0A, 1.5A] 負(fù)載電流范圍內(nèi)時,電路工作在DCM模式下;在 [1.5A, 10A] 負(fù)載電流范圍內(nèi)時,電路工作在CCM模式下。

因此,該電路工作在DCM和CCM兩個模式下對應(yīng)的占比分別為 (1.5A – 0A) / 10A = 15% 和  (10A – 1.5A) / 10A = 85% (如圖 0.6所示)。

(2)在前述計算實例中,在電路設(shè)計之初,如果理論上選擇的電流紋波系數(shù)為 r1 = 1.0,對應(yīng)理論上的紋波電流值為 ΔIL = 1.0*10A = 10A,對應(yīng)理論紋波電流值的一半也就是臨界負(fù)載電流為Iout,crt = 10A/2 = 5A,

那么,整個 [0A, 10A] 負(fù)載電流范圍內(nèi),在 [0A, 5A] 負(fù)載電流范圍內(nèi)時,電路工作在DCM模式下;在 [5A, 10A] 負(fù)載電流范圍內(nèi)時,電路工作在CCM模式下。

因此,該電路工作在DCM和CCM兩個模式下對應(yīng)的占比分別為 (5A – 0A) / 10A = 50% 和  (10A – 5A) / 10A = 50% (如圖 0.6所示)。

(3)在前述計算實例中,在電路設(shè)計之初,如果理論上選擇的電流紋波系數(shù)為 r1 = 1.8,對應(yīng)理論上的紋波電流值為 ΔIL = 1.8*10A = 18A,對應(yīng)理論紋波電流值的一半也就是臨界負(fù)載電流為Iout,crt = 18A/2 = 9A,

那么,整個 [0A, 10A] 負(fù)載電流范圍內(nèi),在 [0A, 9A] 負(fù)載電流范圍內(nèi)時,電路工作在DCM模式下;在 [9A, 10A] 負(fù)載電流范圍內(nèi)時,電路工作在CCM模式下。

因此,該電路工作在DCM和CCM兩個模式下對應(yīng)的占比分別為 (9A – 0A) / 10A = 90% 和  (10A – 9A) / 10A = 10% (如圖 0.6所示)。

圖 0.6 BUCK電路在不同電流紋波系數(shù) r1 下DCM和CCM兩個模式占比不同

所以,綜上所述,通過對比BUCK電路在不同電流紋波系數(shù) r1 下DCM和CCM兩個模式的占比可以發(fā)現(xiàn),雖然理論上的電流紋波系數(shù) r1 可以在 [0, 2] 區(qū)間取值,但是更多時候,為了使BUCK電路能夠在更多的負(fù)載電流范圍內(nèi)都工作在CCM模式下,包括《精通開關(guān)電源設(shè)計》在內(nèi)的多數(shù)資料中推薦的電流紋波系數(shù) r1 的取值區(qū)間都是 [0.3, 0.5] ,這就是BUCK電路電流紋波系數(shù) r1 相對較優(yōu)的取值區(qū)間。

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