开关电流与输入输出电流有啥关系,知道了开关电流限值,我们怎么确定最大输入、输出电流呢?第一个问题很好回答,开关电流就是流过开关管的电流。但第二个问题就很复杂了,不同的拓朴结构,他们三者之间的关系也是不一样的。
不考虑上电时的情形,仅考虑稳定工作时,情况如下:当开关管 Q 导通时(开关管电压为 0),电感 L 相当于一端接 VIN,另一端通过开关管接到 GND。
此时,VIN 给电感充电(电感电压左正右负),电感电流上升,由于开关管串联在回路中,故此段时间,开关管 Q 电流等于电感 L 电流,同时此过程续流二极管D 反偏,故二极管上无电流。
当开关管 Q 关断时,由于电感电流不能突变,电感电压变为左低右高,此时有 VIN+VL=VOUT,(VL 为电感 L 上电压差),故开关管 Q 关断时承受的电压为 VOUT。此时由于电感给 COUT电容及负载供电,电流逐渐减小,又由于电感与续流二极管 D 串联,故流过肖特基的电流等于电感放电电流,同时由于开关管 Q 关断,故开关管 Q 的电流为 0。
通过上面的分析,我们大家都知道,对于 BOOST 电路,电感始终与 VIN 串联在一起,也就是说,电感的平均电流等于输入电流;同时,上面的分析也能得出,流过开关管的最大电流等于电感的最大电流。故,BOOST 结构电路的开关电流与输入端电流直接相关。
由于电感上电流有一定的纹波(纹波大小与电感的感量有关),在实际选型时,要求系统输入电流小于开关电流限值,并留有一定的余量(考虑到电感感量及功率问题,通常我们提议留 1 倍的余量,即开关电流限值为 5A 时,输入端电流不超过 2.5A)。
通过输入端电流,可以推算出输入功率,也就能更加进一步推算出最大的输出电流;由于输出电压大于输入电压,所以输出电流肯定小于输入电流。
综上:实际应用中开关电流(ISW)大于输入电流(IIN),输入电流(IIN)大于输出电流(IOUT)。
开关电流限值为 5A,留 1 倍的余量时,推荐最大输入电流:5A/2=2.5A
输入电流平均值为 2.5A,电感续流能力至少按照 1.5 倍选取,即 2.5A*1.5=3.75,选用续流能力 4A,感量 47uH 的铁硅铝材质电感;流过肖特基的峰值电流与电感峰值电流相同,肖特基能选用电流能力 5A,耐压 40V,SMC 封装,如 B540C。由于功率较大,要做好系统散热处理。
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