怎么选择boost升压电路的电感？只要三个公式

Posted 2021-06-29 公众号：硬件工程师看海

原文来自公众号：硬件工程师看海

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BOOST电源架构是一种非常经典的升压电源方案，它是利用开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出的一种开关电源，它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用在各行业电子设备，是不可缺少的一种电源架构。

以前介绍过BOOST电路的基本原理：

BOOST升压电路原理详解

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今天介绍下怎么选择Boost升压电路的电感，看完这篇文章你就会选择电感了。

根据以前文章的推导，开关闭合时，充电路径见上图绿色回路，此时给电感充电，可以列出方程：

其中：

Vi：输入电压         L：电感量    △Ion：充电时电感电流纹波

D：开关的占空比    T：开关周期，是频率f的倒数

将上面公式稍微整理，可以得到：

截止到此时，我们得到了流过电感的电流纹波，然后需要求出流经电感的平均电流：

η是boost的效率，开关电源效率一般是比较高的，如果只是近似计算，效率可以取90%。

最后一个公式，电源的输出总电流，是直流电基础之上，叠加的交流电流，我们需要计算直流加交流时的最大电流：

 

以上就是推导过程，重新整理3个公式：

从推导的公式可以看出，选择大电感时，产生的纹波也小，可以降低电感器的磁滞损耗和 EMI。但同样地，物极必反，负载瞬态响应时间增加。

我们对上图中的boost进行仿真，分别对比470uH和100uH时的纹波，示波器中绿色的是输出电压，红色的是电感电流。

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可以看出其仿真结果与计算基本一致，在Vi=10V，Vo=20V，f=20Khz，D=50%前提下：

电感选取为470uH时，△Ion=0.5A；

电感选取为100uH时，△Ion=2.5A；

（1mV=1mA）而输出电压基本不变

以上介绍的是计算流经电感的最大电流，下面介绍如何根据电流选择电感，知道了最大电流再选择电感，此过程和选择BUCK电感的过程接近，可以参考下面文章：

怎么选择BUCK降压电源的电感？

电感参数有哪些？怎么选择电感？

1. 电感值

电感值通常要留一定余量比如20%-30%，然后将具体数值落入实际的电感值内。

2. 饱和电流

Isat要大于计算的最大电流，一般建议Isat要比Imax高大约20%-30%。

3. 自谐振频率

理想电感的阻抗随着频率增加而增加,而实际电感具有直流电阻和寄生电容，在低频处呈现感性,在高频处呈现容性。我们需要让电感的自谐振频率避开它的工作频率，一般可以以10倍频率作为参考，也就是说开关频率要低于谐振频率的10%。

4. 直流电阻DCR

大的DCR会引起热损，尤其是在重载情况下，对于DCR具体的选择一般没有特殊要求，尽量小一些。

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