交错并联buck电路选择分立还是集成电感

 变压器设计  2020-06-29  135  0

   交错并联buck电路可以减小器件体积,减小输出纹波等好处。使用耦合电感可以进一步提高效率,同时改善瞬态响应。首先看下分立电感的情况,例一,多相同步降压变换器,可用于电源微处理器负载说明,图1所示。该变换器有5个相位,并使用离散(非耦合)电感。这个例子每个相位的峰对峰纹波电流约为平均电流的43% (11App),这给了一个公平的妥协之间的大小的相位电感在一方面和关断另一方面是开关损耗和相位传导损耗。输出电压纹波只有0.3mV。这比此类应用的通常要求低得多的原因对于输出纹波很低的情况,选择的是输出滤波器电容Cf的大小。实际上,就是滤波器的大小电容器不是由输出电压纹波决定的,而是由控制回路稳定性和负载瞬态响应要求决定的。1000uF值是大多数应用程序中遇到的最低值之一。

phase5-1.png

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  下面将解释如何降低相位开关频率而不增加相电流纹波。这直接导致效率的提高。另一方面,负载瞬态响应也会得到改善。输出电压纹波也会增加,然而,如上所述,输出电压纹波增加有很大的空间。回到图1中的模型,在a中,在电感器L1到L5之间将添加负磁耦合器环形造型(即L1与L2相结合,L2与L3相结合,以及……L5与L1相结合)。耦合因子被任意地取小(k = -0.35),观察对各种波纹的影响。在模型中,一对电感的磁耦合系数与漏电感的比值有关,在第一电感器和第二电感器之间的一方面,和自感的第一电感器上另一方面。第一个电感和第二个电感之间的漏电感被定义为当第二电感的端子短路在一起时,第一个电感。耦合因子公式为:Lleak / Lself = 1-k2,负耦合系数表明一个电感上的正电压会在第二个电感上产生负电压。感应器符号是“定向的”,所以有一个节点1和一个节点2,从这个符号的绘制方式可以明显看出。

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   在电感略有变化后,耦合的,用负联轴器和环形方式:从数字上看,总的相电流(从输出端看)增加的速度比相纹波快5倍;电流(从相侧看)。在电力网的术语中,以所述方式耦合电感的效果是一个输入阻抗的减小不明显,而输出阻抗的减小幅度较大。五个电感,保持耦合因素。相位纹波将与原始的非耦合电感相同,但输出和电感器的波纹仍然会比原来的非耦合电感器高5倍左右。此外,还可以进一步增大L1至L5电感的值,以减小原值下的相电流纹波non-coupled电感。这之后的最后一步将是降低所有相位的开关频率,以匹配原来的相位,非耦合电感的纹波电流。在这一过程的最后,使用耦合电感的变换器将有减少开关频率(只有250 kHz)时,与原始非耦合电感相同的相电流纹波为了提高效率。它还将有更小的输出阻抗,这相当于一个更快的瞬态响应。唯一的参数,将'牺牲'是输出电压纹波-然而,这将是OK的大多数相关的应用。相位纹波电流增加非常轻微;总的相电流纹波明显增加;输出电压纹波明显增加,虽然它仍然是正常应用。


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