BUCK DC／DC变换器最优化设计

作者：时间：2010-08-06来源：网络收藏

2 BUCK DC／DC 变换器主电路设计
2．1 输出滤波电容选型

由式(4)～式(5)可知：Co可由给定的Ud、△Uo、L等来确定。由于电容器本身没有完美的电气性能，所以其内部的等效串联电阻将消耗一些功率，并且等效串联电阻上的压降会产生输出纹波电压，欲要减小这些纹波电压，只能靠减少等效串联电阻的值和动态电流的值。选择电容C的类型，经常由纹波电流的大小决定。截止频率fc的高低，LC的大小，都将影响输出纹波电压。在实际设计中，选择L和C时，要综合考虑其重量、尺寸以及成本等因素。
2．2 滤波电感的选择
电感的选择与输出端负载的变化范围有关，如果电路处于CCM工作模式，则滤波电感的选择需满足以下关系：

令最小负载电流为零界连续电流，即：IOC=IOM，则：

对于负载电流变化很大，下限电流很低的场合，按式(7)选出的滤波电感很大，同时电感体积也增大，传输的功率下降，为此可在输出端接假负载以增加最小电流，但这样会使电路其他性能恶化，为避免这种情况的发生，IOC一般取(1／5～1／3)IOM。
2．3 磁性元件设计
2．3．1 磁性元件选型
选择8#材料的铁粉芯，其参数如表l所示。

根据以上参数得磁芯的电磁势能W，磁芯面积AP，导线截面积AC及线圈匝数N如下：

2．3．2 电路主要指标

查8#材料铁粉芯的规格尺寸和有关参数的表格，得到T106-8／90型符合要求，其参数如下：AL为45 nH／N2，外径为26．9 mm，内径为14．5 mm，厚度为11．1 mm，磁路长度为6．49 cm，截面积为0．659 cm2，体积为4．28 cm3。
2．3．3 初步设计结果
由T106-8／90各个参数可知，该材料的磁芯面积为：AP=10876.5>7087mm4；线圈匝数为：；导线截面积：Ac=ILm／J=3．2／400=0．8x10-3cm2，选择AWG#17导线，其截面积为0．822 8x10-3cm2，电压纹波需满足2％的要求，由此可得输出滤波电容为：

由此可得初步设计结果为：内径ID为14．5 mm，外径OD为26．9 mm，厚度Ht为11．1 mm，匝数为105，Co为4．2μF，截面积Ac为0．822 8 mm2，电感L为500μH。