Buck电路电感计算表教学提纲
Buck变换器的电感计算
4. Determine wire size
a). Chinese method
φ := 1.13⋅ I J
Where: φ---diameter of wire in mm J---current density (7~16 for typical application)
As := 2.79
AWG21
Ω := 12.77
Ω
1000ft
DCR := MLT⋅ N ⋅Ω
DCR = 5.43
mΩ
2.54⋅12
Pcu := Io2⋅DCR
Pcu = 229.408
Because the inductor was designed in continued mode, the AC resisitance can be ignored.
c) Temperature ∆τ := 0.833 Pt As Where: Pt is the total loss in mW As is the surface area in cm^2 Note: This method just for reference, the best way is to build a sample to test.
1). Verify if the core saturation ∆B := ∆I⋅ L⋅10− 2 N⋅Ae
Where: ∆B is the flux swing in Tesla ∆I is the peak to peak current L is inductance in µH N is number of turns Ae is core cross area in cm^2
buck电路参数计算
buck电路参数计算Buck电路是一种常见的DC-DC降压转换器，广泛应用于电子设备的电源管理中。
本文将详细介绍Buck电路的参数计算方法。
Buck电路的基本原理是通过切换开关管控制电感储能和输出电容放电，从而实现将输入电压降低到输出电压的转换。
在实际电路中，开关管通常采用MOSFET或BJT管。
Buck电路的主要参数包括输入电压Vin、输出电压Vout、输出电流Iout、开关频率f、开关管的导通电阻Rds(on)以及电感L和输出电容C等元器件参数。
其中，输入电压和输出电压是电路的基本需求，常由实际应用确定。
输出电流和开关频率则是根据实际负载和转换效率进行选择。
接下来，我们将分别介绍Buck电路中电感和输出电容的参数计算方法。
首先是电感L的计算。
电感是Buck电路中储能和滤波的重要元件，其大小直接影响电路的转换效率和输出波形。
电感的计算依据是输出电流Iout和开关频率f。
常用的计算公式为：L = (Vin - Vout) × D / (f × Iout)其中，D为开关管导通比，通常在0.4-0.8之间选择。
电感的选取应考虑其饱和电流和电流波形等因素，以保证电路的正常运行。
其次是输出电容C的计算。
输出电容是Buck电路中输出滤波的重要元件，其大小直接影响输出电压的稳定性和纹波水平。
输出电容的计算依据是输出电压Vout和开关频率f。
常用的计算公式为：C = Iout × (1 - D) / (f × ΔV)其中，ΔV为输出电压纹波的允许值，通常为输出电压的1%-10%。
输出电容的选取应考虑其漏电流和ESR等因素，以保证电路的正常运行。
我们需要考虑的是开关管的参数选择。
开关管的主要参数包括导通电阻Rds(on)和最大耗散功率Pmax。
导通电阻Rds(on)越小，开关管的损耗越小，但其价格也越高。
最大耗散功率Pmax应根据电路实际负载和工作环境进行选择，以保证开关管的正常工作和寿命。
buck课程设计
buck 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握“buck”电路的基本原理及其在电子技术中的应用。
2. 了解“buck”电路的组成部分，包括开关、二极管、电感器和电容器。
3. 掌握如何根据实际需求计算“buck”电路的各个参数。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和设计“buck”电路的能力。
2. 提高学生实际操作“buck”电路的技能，包括搭建、调试和故障排除。
3. 培养学生运用仿真软件对“buck”电路进行模拟和性能分析的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的兴趣，培养其主动探究和积极实践的精神。
2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通协调能力。
3. 强化学生的安全意识，培养其在实验操作过程中严谨、负责的态度。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点，以实用性为导向，注重理论联系实际。
课程内容紧密联系教材，旨在帮助学生掌握“buck”电路相关知识，培养其分析、设计及实践操作能力。
通过本课程的学习，使学生能够更好地理解和应用电子技术，为未来深入学习打下坚实基础。
二、教学内容1. “buck”电路原理：讲解“buck”电路的工作原理，包括开关管导通和截止时电路的状态变化，以及能量转换过程。
- 教材章节：第三章第三节“降压（buck）变换器”2. “buck”电路的组成部分：介绍开关、二极管、电感器和电容器在“buck”电路中的作用及其选型方法。
- 教材章节：第三章第四节“降压（buck）变换器电路元件的选择与应用”3. “buck”电路参数计算：教授如何根据输入输出电压、功率等需求计算“buck”电路中的各个参数。
- 教材章节：第三章第五节“降压（buck）变换器参数的计算”4. “buck”电路的搭建与调试：指导学生动手搭建“buck”电路，并进行调试，确保电路正常运行。
- 教材章节：实验教程第四章“降压（buck）变换器实验”5. 仿真软件应用：介绍如何使用仿真软件对“buck”电路进行模拟和性能分析。
BUCK电感计算
BUCK电感计算BUCK电感计算是指在Buck变换器中，由于电感与电压、电流以及时间的关系，需要对电感进行精确的计算与选择的过程。
在电路设计中，电感计算是非常重要的一项工作，它会直接影响到Buck变换器的性能、效率与稳定性。
首先，需要明确Buck变换器的工作原理。
Buck变换器是一种降压型的DC-DC变换器，其基本电路如下：```+--------------------- V_in ----------------------++-----------+-------------+-------------+-----------+L=Inductor C=Capacitor R=Load+-----------+--------------+-------------+Switch (MOSFET or BJT+--------------+--------------+-------------+V_out```在Buck变换器工作时，开关周期性地打开和关闭。
当开关关闭时，电感L储存了能量，并通过二极管向负载R提供电能；当开关打开时，电感L释放出储存的能量，通过电容C提供给负载R。
对于Buck变换器的电感计算，可以基于以下几个关键参数：1. 输入电压V_in：电感的值会受到输入电压的影响。
所以首先要确定输入电压范围。
2. 输出电压V_out：通过电感的能量转换，可以得到所需的输出电压。
确定所需的输出电压水平，以便计算电感值。
3. 电流涓涓 I_Lripple：电感的值还要考虑到输出电流的涓涓，也就是电感的工作电流范围。
通常设计时要估计电感电流的峰值，以确定电感的饱和电流，稍微留出一定的安全裕度，以确保电感工作在稳定的工作区间。
4. 工作频率 f：Buck变换器的工作频率也是计算电感的重要参数之一、频率较高，那么电感的值较小；频率较低，电感的值较大。
工作频率的选择要在输入电压、输出电压、电感大小、电流涓涓等条件之间取得一个合理的平衡。
(完整word版)BUCK DC-DC变换器临界电感计算简析
BUCK DC-DC变换器临界电感计算简析无论是自动化控制还是电动汽车应用研发，亦或者是电源管理领域，BUCK DC-DC变换器都是一种应用频率非常高的重要元件。
对于新人工程师来说，牢牢掌握BUCK DC-DC变换器的基础架构和运行原理，对以后的新产品设计工作有很大的帮助。
在今天的文章中，我们将会就这种DC-DC变换器的临界电感计算，展开简要分析和介绍，希望能够对大家的学习有所帮助。
在这里我们以最基础的Buck DC-DC变换器为例子，进行临界电感的计算简析。
这种基础架构的转换器系统组成电路图，如下图图1所示。
图1当这种具有图1结构的Buck DC-DC变换器处于连续导电的工作模式（也就是我们经常提到的CCM工作模式）中时，输出电压Vo和输入电压Vi的关系可以通过该公式表现为d=Vo/Vi。
其中，参数d为开关导通比，d=Ton/Ts。
Ts为开关周期，Ton为开关导通时间，开关频率f=1/Ts。
因此，Buck DC-DC变换器工作在CCM与DCM的临界电感LC可以通过下式计算为：由上式可以看到，当电感L大于临界电感LC时，则BUCK DC-DC变换器将会持续工作在CCM模式下。
而当电感L小于临界电感LC时，则变换器工作在DCM工作模式下。
在这里我们假设输入电压范围为[Vi，min，Vi，max]，则负载电阻范围为[RL，min，RL，max]，此时在RL−Vi平面上，变换器的整个动态工作范围对应一个矩形，如下图中图2所示。
根据上文中我们所推论出的临界电感计算公式，可画出不同LC对应的曲线。
图2根据临界电感计算公式，在图2所呈现的临界电感对应曲线图中，C点、A点、B点所对应的CCM与DCM的临界电感LCC、LCB、LCA，可以分别代入下式进行计算，其计算公式分别为：在这里我们由上图图2可以看到，对BUCK DC-DC变换器来说，当其处于第一种工作模式，也就是电感L>临界电感LCC时，变换器在整个动态范围内均工作在CCM模式，对应图2中曲线LC1。
Buck电感计算
Buck converter design降压电路（也叫buck电路）是值输出电压小于输入电压，控制IC通过调整占空比来实现电压的转换，其表达式为Vout=Vin*D。
ST L7987是一款非同步开关管内置的IC。
现在根据IC的DATASHEET分析BUCK电感的设计。
1，典型电路图2，设计输入条件Vin22V:=Vin_min16V:=Vin_max28V:=Vout12V:=Iout3A:=Fsw500KHz:=Vfb0.8V:=Iss5106-A⋅:=3，计算感量IL Iout3A=:=ΔI0.1IL⋅0.3A=:=关于电感电流变化系数的选择，与很多因数有关。
系数越大，电感体积越小，但是纹波电流大，需要大容量的滤波电容器。
这里计算选择了0.1，仅供参考。
L_actual22μH:=4，开关管电流波形，续流二极管电流波形从两个器件的波形图可以看出BUCK电路的工作过程，开关管导通的时候，电感电流上升，电感储存能量，续流二极管处于关闭状态，无电流。
开关管关闭后，电感电流下降，电感释放能量，续流二极管处于导通状态，且电流减小。
5，电感设计电感在一个周期中有储存能量和释放能量的过程,磁芯磁路中需要高磁阻部分来担任这个作用。
常用的几种电感结构有：工字/棒形磁芯(开磁路）；气隙铁氧体；金属磁粉芯；气隙非晶磁芯a)选择铁氧体磁芯AP 法选择磁芯Aw=N*Irms/J/Ku Ae=L*Ipeak/N/Bm Ap=L*Ipeak*Irms/Ku/J/BmEQ18Ae 30102-⋅cm2:=Le 2.17cm :=Ve 668103-⋅cm 3:=ur 1800:=选择3*0.25mm 扁线可以满足要求计算磁芯气隙计算损耗ID 7.2mm :=ρ 2.33108-⨯Ωm⋅:=L_cu 3.14ID W +()⋅N_actual ⋅ 1.05⋅0.336m=:=P_cu Irms 2R_cu ⋅0.094W=:=Ptotal P_fe P_cu +0.094W =:=计算温升L_core 18mm :=W_core 9.7mm :=H_core 6.3mm:=As 2L_core W_core ⋅L_core H_core ⋅+W_core H_core ⋅+()⋅ 6.982104-⨯m 2=:=ΔT 2956.9820.7-⋅0.0940.85⋅10.144=:=b)选择金属磁粉芯Bm_powder 0.5T:=D_choose 1.0mm:=初选磁芯KS065125A -根据计算软件得到设计值如下：L031.75μH:=L_3A 24.76μH :=P_core 0.1W:=P_wire 0.16W :=金属磁粉芯的设计有软件可以帮助，相关计算公式供应商也可以提供，包括损耗计算公式，电感下降比例计算，温升等各种。
详细分析BUCK电源的参数计算
详细分析BUCK电源的参数计算
瞬态响应
小时候喜欢看赵忠祥的动物世界，有这样一幅紧张又刺激的画面一直留存在脑海里，草原上一群小鹿正在休憩着，一只豹子慢慢靠近，然后突然发力扑过去，受惊的小鹿立刻发足狂奔，反应速度快的可以逃脱，反应速度慢的就成为了豹子的大餐，这里我们先记着“反应速度”这个词。
我们在使用电脑时，当电脑处于休眠状态时按下任意一个唤醒键，电脑要能够瞬间Warm up起来，准备迎接主人的各种操作，这个过程越快越好，快到人们几乎没有感觉，这时候内部主要电源的电流会突然拉升，相应的输出电压会先Collapse然后重新建立平衡回到原点，看图1。
这里我们记住“环路带宽”这个词，环路带宽越大，电压回到原点的过程就越快。
图1 瞬态响应
那么这跟上面豹子和小鹿有什么关系呢？前面小鹿的“反应速度”和后面电脑的“环路带宽”是一个概念。
图2是一张二者的类比图，电源系统必须要能够从负载的突变中快速恢复正常，否则电脑就会象上面那只可怜的小鹿一样挂了。
你知道吗？此时电脑内部的电源可遭罪了，因为此时系统的功耗会猛一下窜到很高，低功耗（电流）的平衡被打破，需要重新调整到高功耗的平衡。
图2 电脑和小鹿的类比
当电脑唤醒或者睡眠的瞬间，板子上的DC-DC BUCK电源输出端的负载电流会发生突变，导致输出的电压产生短暂的晃动，在经过快速调整后恢复到正常电压，这种过程我们称之为电源的瞬态响应，在调整过程中需要满足三个方面的设计要求：
1. 电压调整–输出电压的晃动不能超出芯片的工作范围；
2. 环路带宽–输出电压恢复到正常电压的时间要尽量快；。
Buck开关电源变换器输出滤波电感计算
Buck变换器输出滤波电感计算案例：输入电压：15V；(为简单，假定输入电压不变化)输出电压：5V，电流：2A；工作频率：250kHz电感量：35μH，电流0到2A允许磁芯磁通变化部超过20%，即电感量变化不超过20%；绝对损耗：300mW自然冷却，温升ΔT：40℃根据以上要求可以得到D=5/15=0.33; 纹波电流峰峰值d I=U d t/L=(15-5)(33%×4μs)/35μH=0.377A（约为直流分量的20%）;电感绝对损耗为300mW，磁芯损耗和线圈损耗各占50%，所以最大损耗电阻为R=P/I2=150mW/22 =37.5mΩ。
电感变化量小于20%，这就意味着，临界连续时需要的电感是44μH(44μ×80%=35μH)。
1、磁芯选择方法：因为工作频率高，采用MPP材料的磁粉芯，因而必须有Magnetics公司的产品手册。
步骤如下：计算要求的电感存储的能量→查阅磁芯选择指南→获得磁芯型号和μ→查找磁芯尺寸→查得AL→根据要求的电感量试算所需匝数→计算磁场强度→查阅磁导率下降百分比→达到要求的电感增加还是减少匝数→改选磁芯→重复以上步骤，直到达到要求的电感量→计算导线尺寸→计算铜损耗→计算脉动磁通密度分量→计算磁芯损耗→计算总损耗→计算磁芯温升，保证在合理范围内2、初算：这里采用MPP磁粉芯设计我们的电感，首先查阅Magnetics公司的手册。
从手册中找到选择指南图5-7，这里是设计是开始点。
如果没有磁芯选择指南，也可以根据以前设计凭经验确定。
虽然第一次试选不是十分重要，但它可以减少你的工作量。
从电感所要存储的能量（是实际值的两倍）开始。
在2A时电感量35μH（0.035mH），两倍的能量为（2A）2×0.035＝0.14mJ。
在图5.6上由0.14mJ纵向画一直线，与300μ磁芯（磁芯初始磁导率为300)相交，交点向右找到纵坐标上的代号55035和55045磁芯之间，暂选择55045磁芯。