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工作总结---BUCK电路(1)

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发表于 2014-6-18 18:55 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 fallen 于 2014-6-18 19:09 编辑 " t8 e+ `! h4 w

& Z4 `. g' l3 s3 V  最近工作不多,特总结一下这些年的工作。, a8 m4 \6 b9 w3 i3 g& d
  首先总结用的最多的电源IC  buck  AP3502E
& i$ d3 G6 [6 t8 c4 t1 h3 \3 ^* E1 软启动4 k8 G* _8 j* X( O4 K1 T8 N3 G7 K, X
   AP3502E的PIN8为SS,意思就是soft-start-软启动。那么什么是软启动呢,软启动就是使得输出电压慢慢上升到固定值,目的很简单就是为了降低上电瞬间各器件的应力。图片如图1
& _* m1 b4 f/ S                                                                       + Z9 q( w- }! {" e; N3 T0 ]% i
  通常的设计在SS脚处接一个电容Css到GND。原理为给Css一个固定的充电电流,充满电压为0.925V。根据基础知识Q=CV,Q=It,可以很方便的计算出Css=(t*I)/V,其中I=5uA,V=0.925,整个渐变的过程所花的时间为t,一般我们在这个地方接100nF电容,计算出来为18-20ms。需要注意的是,这个地方还可以用来做分功率处理,比如电源瞬间负载能力不够,我们可以加大Css的值,也就是延长渐变过程。
  Y: J+ {2 W+ e: {% @) B+ e
( D+ {/ x& ?; J- P# T. k1 p! Q2 介绍几个BUCK DC-DC常用的词汇: d. G, w8 D1 o' O+ P' F2 b4 j* m2 R* E
   OCP:over current protection  过流保护,一般为检测峰值电流,AP3502E的峰值电流检测点为3.5A,03E的检测点为5.6A。在设计的时候需要严格注意此。
; o; i; i& t/ X6 W   OVP:over voltage protection   过压保护,这里指的是DC-DC的输出过压保护。当反馈点的电压大于1.1V(AP3502E)或者1.3V(AP3503E)的时候,功率开关管全部关断,当过压现象消失后,芯片重新恢复工作。
- t# W9 l- x* p/ W6 t4 J   SCP:short current protection   短路保护, 短路后,FB的电压会检测到小于0.3V,这个时候会触发短路保护功能,系统的工作频率降低到90K来保护IC,当此现象消失后,芯片重新恢复工作。
% A( p! J  X: n# o3 v$ \( n   OTP:over tempeture protection 过温保护,主要是防止IC的结温度过高,当IC的结温超过160°C的时候,IC关闭内部功能与所有的MOSFET管,当此现象消失并且温度降低到130或者140°C的时候,芯片才恢复正常工作。
' [8 @# ^8 ]/ {$ ^  W* C2 G1 B  UVLO:under voltage lock out  欠压保护,当输入的电压低于最小输入电压的时候,IC将不会工作。" t  [: v& u" N9 y% u7 s# {
7 `& J/ T7 X1 `9 d
3 电感的计算
) J4 `) {) `  Q" ^   这里我们首先要设计电感。因为在设计的电感值决定了输入与输出电容的选择。我们一般常用的是12V TO  5V  以及12V TO 3.3,下面以12V TO 5V来做详细的介绍。
$ Z0 a0 c$ j  }   (1)首先需要考虑的是最大输入电压VIN,由于12V的稳定系数在10%,所以我们取VIN=13.2V来计算,后面将会说明为什么要取最大值。
3 Q5 c- V6 b" }   (2)VOUT=5V或者5.2V(如果要接移动硬盘的话),这个影响都不太大。- V8 R  {: ~) P+ {4 b
   (3)假设工作在CCM的模式下,电感的纹波电流是连续。, p7 f2 k5 k7 k5 T/ Q' |6 C) D
   (4)根据电感电压与电流的定义V=Ldi/dt,取无源符号约定,得到VIN-VOUT=Ldi/dt,其中di为纹波电流,纹波电流我们一般假设为0.1-0.4的IOUTMAX,在此我们计算IOUTMAX=2A,并取纹波系数为0.4。& J  z" O5 ^' ^& i
   (5)dt为导通的时间,根据能量守恒可的dt=VOUT/(VIN*F),其中F为开关的频率=340K。
9 q# t5 H* L9 D" N   (6)带入到电感的电压与电流的关系公式中,得到L=[VOUT*(VIN-VOUT)]/(VIN*F*IOUTMAX*0.4),这个是满足CCM条件下,最小的电感量,实际上需要的电感量必须大于此电感量。可以自己在EXCEL里面做好公式来计算,带入数值,最后的计算结果为L=11.4uH。这个时候我们可以适当的加大电感量并取标称值15uH.! n7 [. g  P9 J( C3 \
     (7) 注意到,如果把L看成是VIN的函数(VIN为自变量),那么对于这个函数求导,发现此导函数大于0,所以是单调递增,也就是说VIN越大,所需要的最佳电感量也越大。所以我们计算的时候要按照最大的输入电压来计算,如果按照最小电压计算的话,那么在最大电压的电感量将会很小,可能导致进入到DCM模式,使得纹波过大。
0 ^  v1 N. r& a4 I! `, B& W6 }6 y   (8)最后,把15uH的电感带入到公式中,反推纹波电流大概为0.6A,那么电感的峰值电流Ipk=IOUTMAX+0.5*0.6A=2.3A,一般所选取的电感的饱和电流要大于此电流,比如你可以选择2.5A或者以上。另外说一个省成本的技巧,15uH/2.5A的功率电感可能不是那么好找或者比较贵,你也可以折中,因为我们一般都不会使用到2A的额定电流,一般都是1.5A左右,所以换算下来,你可以选择15uH/2A的电感,这个是比较常见的。最后我选择了15uH/2A/CD75的电感。

11.jpg (81.21 KB, 下载次数: 31)

图1

图1

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  发表于 2014-6-18 18:58

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 楼主| 发表于 2014-12-8 10:03 | 只看该作者
liaotingkang 发表于 2014-12-7 23:05
; _: F" V$ X2 _# C5 a4 B+ q$ {给表格我了,十分感谢!!

! Q% G7 }# `6 O1 |过去大半年还在纠结表格,好吧,我就上传了。

buck电感计算.zip

1.75 KB, 下载次数: 443, 下载积分: 威望 -5

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好东西,自动计算的,收走了  发表于 2015-1-5 23:29

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发表于 2014-6-19 08:12 | 只看该作者
不 错!!!!!!!!!大力支持

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3#
发表于 2014-6-19 09:20 | 只看该作者
高手,本人对EXCEL的操作不熟悉,请你把做好的表格提供给我一下,十分感谢,我的mail:liaotinkgna@163.com

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4#
发表于 2014-6-19 09:50 | 只看该作者
前段时间也专门总结了下BUCK电路的选型。只是在公司内网,没法共享出来。

点评

你可以拍照发出来  详情 回复 发表于 2017-5-12 10:05

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5#
 楼主| 发表于 2014-6-19 11:27 | 只看该作者
liaotingkang 发表于 2014-6-19 09:20
# s# z; y# @- N. v, `9 L0 f高手,本人对EXCEL的操作不熟悉,请你把做好的表格提供给我一下,十分感谢,我的mail:liaotinkgna@163.com

9 c% _: {8 R; i! zEXCEL的表格,就是一个简单的公式,很简单的,我就不传给你了。   K9 S4 w( X1 C( b6 Q- T& k
在表格里面做好了公式,计算非常方便,还可以画波形。

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6#
 楼主| 发表于 2014-6-19 11:29 | 只看该作者
lzscan 发表于 2014-6-19 09:502 H+ Y' Z: l/ t. C" t
前段时间也专门总结了下BUCK电路的选型。只是在公司内网,没法共享出来。
/ ]4 g% q: C  ~2 R7 A4 @% J& q' |
有机会共享出来的,让我们也学习学习。

该用户从未签到

7#
发表于 2014-6-19 13:41 | 只看该作者
有机会共享出来,让大家学习一下啊

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8#
发表于 2014-6-20 16:19 | 只看该作者
电感增大未必就好,要看纹波电流的,如果纹波电流过大,那么动态响应就不会很好了

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9#
 楼主| 发表于 2014-6-20 16:47 | 只看该作者
cszyueluo 发表于 2014-6-20 16:19
" S- n: a* _# F' B5 E电感增大未必就好,要看纹波电流的,如果纹波电流过大,那么动态响应就不会很好了

9 X$ _- x* J- p. M" m; p! z: E非常感谢你的指点,但是我的观点是:. v" _7 a% N" O& y1 \7 ?! u! W) x$ E
纹波电流跟电感有关系,电感越大,纹波电流越小,你可以看计算的方法。! m. j2 f4 L7 p
动态响应是跟电感有关系,而不是纹波电流的关系,因为电感中的电流是不能突变的,所以电感越大,动态响应越差。

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10#
发表于 2014-6-20 17:00 | 只看该作者
支持原创,就需要你这种乐于分享的人

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11#
 楼主| 发表于 2014-6-20 17:18 | 只看该作者
dqwuf2008 发表于 2014-6-20 17:00
5 P* N$ \- x4 A5 T: G, Q. N( V支持原创,就需要你这种乐于分享的人
! ^/ Q$ g* }. `1 g: g; b
灰常感谢,以后我有时间就总结,希望多多指点。

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12#
发表于 2014-6-20 17:48 | 只看该作者
值得学习!谢谢楼主

该用户从未签到

13#
发表于 2014-6-24 13:37 | 只看该作者
感谢楼主分享
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    擦汗
    2022-3-7 15:11
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    [LV.8]以坛为家I

    15#
    发表于 2014-6-24 17:33 | 只看该作者
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