Boost变换器的输出纹波电压分析与最小电感设计
显然电感取值很大,不容易满足本质安全的要求,所以电感的设计值应该满足L<LKc.
BoostDC-DC变换器设计通常以在整个动态工作范围内%的最大值为依据.当L≥LKA时,变换器的最大输出纹波电压极小,且最大输出纹波电压的极小值与电感无关.所以,LKA就是在整个工作范围内使得最大输出纹波电压极小的最小电感,即电感的最佳取值为
5实例及其验证
实验Boost变换器的参数Vi一1(o~14)V,RL一(36---180)Q,Vo一18V,f=20kHz,C=30肛F.将以上参数分别代人式(6)、(7)和(9),可得LCA=123肛H,LCB一121弘H,Lc,一一Lcn=667pH,LKA=278弘H,Ll(c一2700肛H.所以,Lc,rain=121弘H,Loer=278肚H.
从图8中可以看出,当变换器工作在CISM时,%与L无关,而在IISM时,%随L的增加而单调减小.无论哪种模式,VPP均随输入电压及负载电阻的增大而减小.在除电感之外的其他参数相同时,若L的取值使得变换器在给定的输人电压和负载电阻范围内均处于IISM-DCM,则Boost变换器的%最大.当L的取值大于相应负载电阻和输入电压所对应的CISM和IISM的临界电感时,其%最小.
从图9中可以看出,%随Ⅵ的减小而增加,在Vi—Vi,m一10V时达到最大值.从图10中可以看出,%随着RL的减小而增大,在RL=RL,ndn=36Q时达到最大值.同时,从图9和图10还可以看出,%随L的增加而减小,当电感增加到L=LKA=278弘H时,最大输出纹波电压取得极小值,且在L增加到350弘H和550pH时,最大输出纹波电压的极小值仍保持不变.可见,最小负载电阻和最低输入电压,即A点所对应的临界电感LKA就是使得最大输出纹波电压极小的最小电感,且其极小值与电感无关,实验结果与理论分析相符.
6结论
将流过电感电流的最小值与零和输出电流进行比较,Boost变换器的工作模式可划分为CIsM、II孙㈣压、IISM-DCM3种.Boost变换器的输出纹波电压在CISM时与电感无关,而在IISM-CCM和ⅡSM—DCM随电感的增大而减小,3种模式的输出纹波电压均随输入电压及负载电阻的增大而减小.