buck 输出滤波电感设计new

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1、第28卷第27期中国电机工程学报Vol.28No.27Sep.25,2008842008年9月25日ProceedingsoftheCSEE©2008Chin.Soc.forElec.Eng.文章编号：0258-8013(2008)27-0084-05中图分类号：TM46文献标志码：A学科分类号：470⋅40损耗最小化输出滤波电感的设计任小永，姚凯，旷建军，阮新波(航空电源航空科技重点实验室(南京航空航天大学)，江苏省南京市210016)DesignofOutputInductorforMinimalP

2、owerLossRENXiao-yong,YAOKai,KUANGJian-jun,RUANXin-bo(Aero-PowerScience-TechnologyCenter(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics),Nanjing210016,JiangsuProvince,China）ABSTRACT:Inswitchingmodepowersupply,theoutput力，它直接推动了模块电源的效率的提高。其影响inductorplaysani

3、mportantroleforripplesmoothingand效率的主要因素为导通电阻、门极充电电荷量以及energystoring.Traditionalwaytodesigntheinductoristaking开关时间。以30V的MOSFET为例，随着其导通thecriticaldiscontinuecurrentasthebasis,thenselectingthe电阻由原先的15mΩ减小到目前的3mΩ左右，12Vinductorcurrentrippleaccordingtotheexpe

4、rience.Theconof输入3.3V/15A输出的模块电源的效率相应由以前thismethodisthatwhichneglectstheeffectsoftheinductor[8-12]的88%上升到目前的92%。currentrippleontheconverter.Unfortunately,thecurrentripple目前，半导体的发展已经到了相对平稳的阶段，isjustthefactorwhichwillaffecttheoutputqualityaswellas硅半导体开关器件的

5、性能进一步提高的空间相对较theconverterefficiencydirectly.Thepowerlosscorrespondedwiththecurrentrippleisanalysed,thenthemethodtodesigna小。传统设计中依靠更换开关器件来提高效率的效inductorforminimalpowerloss(MPL)isproposedinthis果已不再那么明显。paper.Theexperimentalresultsareprovedtobeconsistentwit

6、h输出滤波电感的大小不仅关系到开关器件的电thecalculation.流峰值和有效值及与这2个量相关的损耗，而且也会影响到变换器的动态性能。故而，合理设计变换KEYWORDS:outputinductor;currentripple;minimalpower器的滤波电感就显得比较重要。loss传统输出滤波电感设计通常是以临界连续电流摘要：在开关电源中，输出滤波电感有储能和平滑滤波输出为依据，或根据经验选取电感电流脉动量，从而选电压的重要作用。传统设计方法是以临界连续电流为依据根择电感值，这种方法的缺点

7、是没有严格考虑输出电据经验选取输出滤波电感值。这种方法的缺点是没有严格考感值大小对变换器效率和动态性能的影响。而且在虑输出电感上电流脉动对变换器的影响，而电感电流脉动量估算效率的时候，常常都认为电感电流是恒定的，直接影响输出电压的质量、输出电感的制作及电源整体工作的可靠性。该文基于电感电流脉动对变换器的影响，提出了从而导致效率的计算值与实测值相差较大。一种损耗最小化的输出电感设计方法，并以Buck变换器为本文针对高效率的需求，以Buck变换器为例，例进行了实验验证。通过对效率的详细分析，总结出电感值对效

8、率的影关键词：输出滤波电感；脉动电流；损耗最小化响，提出一种损耗最小化(minimalpowerloss，MPL)的设计方法，并进行实验验证。实验与理论计算结0引言果均表明采用该方法是正确可行的。计算机、通信以及照明产品的日趋小型化、绿1Buck变换器损耗分析色化进程对给其供电的开关电源提出了越来越高的要求。高效率、高功率密度、高可靠性成为开关电1.1Buck变换器及其主要电流波形[1-7]源发展的趋势，而其中高效率是提高功率密度和本文讨论