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AC/DC

非隔離型降壓轉換器的設計案例

主要零件的選型:輸出電容 C5

輸出電容具有與電感一起平滑輸出電壓的LC濾波器的作用和供給負載電流的作用。另外,輸出漣波電壓的大小在很大程度上取決於電容的電阻。

輸出電容 C5

右側電路圖截取自電路圖的輸出部分。輸出電容C5從輸出端連接至GND。可以看出它與電感一起形成LC濾波器。

當IC中內建的MOSFET導通時,輸出二極體D4關斷,輸出電容被充電的同時負責供給負載電流。

當MOSFET關斷時,輸出二極體導通,此時由輸出電容供給負載電流。

A4_7_ckt

輸出電容的常數計算

輸出電容選型時,要使輸出的峰值漣波電壓(ΔVpp)在設計的目標輸出漣波電壓以內。輸出漣波電壓由峰值電感電流的有效值–漣波電流和電容的電阻決定。所以,以目標漣波電壓為起點進行計算。C5的電阻Z可通過下列公式計算。

假設ΔVpp=100mV,則: A4_7_fom1

求出的Z為該電路的最小開關頻率60kHz時的值。一般的開關電源用電解電容(低電阻產品)的電阻規定條件為100kHz。在諧振點之前,電容的電阻相對於頻率幾乎呈直線下降趨勢,所以可根據下列公式求出100kHz時的Z。

    A4_7_fom2

接下來求漣波電流 Is(rms) 。

    A4_7_fom3

至此求出了電容的電阻和漣波電流。

最後,耐壓根據經驗法則一般以輸出電壓的2倍左右為大致標準:

    VOUT×2 = 20V×2 = 40V → 35V以上

綜上所述,最終選擇電阻0.08Ω以下、額定漣波電流0.4A以上、耐壓35V以上的電解電容。在該電路中,選擇了開關電源用的低電阻型、35V耐壓、 470µF的電解電容。

不僅輸出電容,實際的漣波電壓、漣波電流也必須通過在應用上實際安裝進行確認。

另外,電解電容屬於壽命有限的元件產品,流過的漣波電流越多壽命越短。相關壽命由電容廠商提供計算方法和規定,因此請向電容廠商確認。

重點:

・輸出電容器根據紋波電流和電容器的電阻(滿足設計的目標輸出紋波電壓)進行選型。

・鋁電解電容器屬於壽命有限的元件,紋波電流越大壽命越短。


非絕緣型Buck轉換器設計例