MOSFET或二极管必须以CCM导通

 贴片电感     |      2019-02-17 16:48

  升压拓扑结构在功率电子领域非常重要,但是电感值的选择并不总是像通常假设的那样简单。在dc-dc升压中,所选电感值会影响输入电流纹波、输出电容大小和瞬态响应。选择正确的电感值有助于优化尺寸与成本,并确保在所需的导通模式下工作。本文讲述的是在一定范围的输入电压下,计算电感值以维持所需纹波电流和所选导通模式的方法,并介绍了一种用于计算输入电压上限和下限模式边界的数学方法,还探讨了如何使用安森美半导体的WebDesigner™在线设计工具来加速这些设计步骤。

  的导通模式由相对于直流输入电流(IIN)的电感纹波电流峰峰值(ΔIL)的大小决定。这个比率可定义为电感纹波系数(KRF)。电感越高,纹波电流和KRF就越低。

  在连续导通模式(CCM)中,正常开关周期内,瞬时电感电流不会达到零(图1)。因此,当ΔIL小于IIN的2倍或KRF 2时,CCM维持不变。MOSFET或二极管必须以CCM导通。这种模式通常适用于中等功率和高功率

  ,以最大限度地降低元件中电流的峰值和均方根值。当KRF 2且每个开关周期内都允许电感电流衰减到零时,会出现非连续导通模式(DCM)(图2)。直到下一个开关周期开始前,电感电流保持为零,二极管和MOSFET都不导通。这一非导通时间即称为tidle。DCM可提供更低的电感值,并避免输出二极管反向恢复损耗。

  被认为处于临界导通模式(CrCM)或边界导通模式(BCM)。在这种模式下,电感电流在周期结束时达到零,正如MOSFET会在下一周期开始时导通。对于需要一定范围输入电压(VIN)的应用,固定频率

  通常在设计上能够在最大负载的情况下在指定VIN范围内,以所需要的单一导通模式(CCM或DCM)工作。随着负载减少,CCM

  最终将进入DCM工作。在给定VIN下,使导通模式发生变化的负载就是临界负载(ICRIT)。在给定VIN下,引发CrCM / BCM的电感值被称为临界电感(LCRIT),通常发生于最大负载的情况下。

  众所周知,当输入电压为输出电压(VOUT)的一半时,即占空比(D)为50%时(图3),在连续导通模式下以固定输出电压工作的

  的电感纹波电流最大值就会出现。这可以通过数学方式来表示,即设置纹波电流相对于D的导数(切线的斜率)等于零,并对D求解。简单起见,假定

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