十年珍藏版：开关电源的另类设计方法---归一化电流波形图和电流分段法在设计中的运用

只看该作者 · 2025-3-20 12:40

本帖最后由 andy520520 于 2025-3-25 18:20 编辑

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开关电源工作在CCM CRM DCM三种模式下

可以通过电流波形的几何图形来求解电源参数

一般为了简化计算可以通过在CRM模式下求得的电感值Lc再乘以一个因子K(BUCK BOOS 电路 K = 5, flyback电路 K = 2)，

这个K值可以用来确定工作模式，比喻BUCK 或者 BOOST电路，在最佳经济效益和空间体积下会选择满载下工作在CCM模式，

当负载减小到原来的1/5 ，由CCM模式转到CRM模式，也就是纹波率r = 0.4，所以只要设计一个CRM模式下的电感值Lc , 取 L >= 5 * Lc

就可以满足设计，从图1可以看出，归一化图的CCM模式下电流是5，CRM模式下是1，这就是满载工作在CCM模式，轻载工作于DCM模式。

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只看该作者 · 2025-3-20 15:27

本帖最后由 andy520520 于 2025-3-23 09:57 编辑

对于flyback 电路，可以用临界模式下I1 = 0求解出初级电感量

电感取 L >= 2 * Lc ，满载转半载的时候，由CCM模式转到CRM模式，小于半载，转DCM模式

Lc = Vin * T * D / deltaIL , 根据图2 deltaIL = I2 = 2 * Po / (Vin * D * yita) ，一般Vin 取最小的时候， D取 Dmax值

Lc = Vin^2 * D^2 *yita / (2 * Po * f) , 通过这个临界电感值可以反推出电感的储能公式，可见公式间都可以互为转换，相互验证的。

在上图2归一化电流图中可以看出，在CCM模式下电流为2 * D, CRM模式下1 * D , 负载小于半载，CCM转DCM模式

也可以用下面的方程直接求解CCM模式下的 L感量

只看该作者 · 2025-3-20 21:07

本帖最后由 andy520520 于 2025-3-20 21:51 编辑

下面是一段电流的有效值公式，这个公式可以推广到N段电流，这个公式可以由方均根定义直接计算得出

感兴趣的朋友可以自己推导下，下面公式很容易验证矩形波有效值公式Irms = I * D^0.5

对于两段电流公式可以参照BUCK BOOST求有效值公式

这个些公式很容易理解**，比用纹波率来求解有效值简单很多，包括用临界值推导实际取值，为开关电源的设计带来方便