DC-DC升压转换器电感值选择策略与导通模式分析

"深入探讨了DC-DC升压转换器中电感值选择的重要性和方法，涉及电感纹波系数、连续导通模式(CCM)、非连续导通模式(DCM)以及临界导通模式(CrCM/BCM)。文章还提到了纹波电流与输入电压的关系，并解释了如何计算临界负载和临界电感值。" 在设计DC-DC升压转换器时，电感值的选择是至关重要的，因为它直接影响转换器的性能、效率和稳定性。电感值的大小决定了输入电流的纹波、输出电容的容量以及转换器在不同工作模式下的瞬态响应。 首先，电感纹波系数(KRF)定义了电感纹波电流与直流输入电流的比率，它决定了转换器的工作模式。较高的电感值会导致较低的纹波电流和KRF，使得转换器更倾向于在连续导通模式下工作。在CCM中，电感电流在整个开关周期内保持连续，这有助于降低电流峰值和均方根值，适用于中高功率应用。 另一方面，如果KRF大于2，转换器将进入非连续导通模式，电感电流在每个开关周期内都会降到零，导致电感在一段时间内不承载电流，从而降低了电感的要求。DCM模式在轻负载和低功率应用中常见，因为它能减少二极管的反向恢复损耗。 临界导通模式发生在KRF等于2时，此时电感电流在每个周期结束时恰好为零，转换器在下一周期开始时立即切换。对于具有固定频率的转换器，设计时应考虑在整个输入电压范围内维持所需的工作模式（CCM或DCM）。 纹波电流与输入电压之间的关系是，当输入电压接近输出电压的一半时（占空比为50%），在CCM下工作的转换器纹波电流最大。在实际应用中，随着负载的变化，CCM转换器可能在低负载条件下进入DCM，此时的负载称为临界负载，对应的电感值称为临界电感。 为了确保转换器在指定的输入电压范围内以期望的导通模式运行，设计师需要计算临界电感值，特别是在最大负载条件下。通过精确计算和分析，可以优化电感值，以实现最佳的性能、尺寸和成本效益。同时，了解这些模式及其相互转换对于理解和设计高效、稳定的DC-DC升压转换器至关重要。