BUCK電路功率電感的取值，TI工程師搞錯(cuò)了嗎？

01、簡(jiǎn)介?

基于TI降壓轉(zhuǎn)換器TPS54561DPRT，之前分享了[TPS54561DPRT規(guī)格書公式(35)如何推導(dǎo)？]、[TPS54561DPRT規(guī)格書公式(36)如何推導(dǎo)？]、[功率電感額定/飽和電流取值的依據(jù)是什么？]、[功率電感的選型步驟和實(shí)例]等文章。

圖1 TPS54561DPRT參考電路實(shí)例

圖2 TPS54561DPRT參考電路設(shè)計(jì)需求

圖3 TPS54561DPRT參考電路的功率電感選型計(jì)算

圖1/2/3所示，TPS54561DPRT規(guī)格書參考電路實(shí)例支持的輸入電壓最大值為60V，但是公式(31)使用Vin,max計(jì)算得到了Lo,min…

圖4 TPS54302DDCT規(guī)格書功率電感值計(jì)算公式

圖4所示，不僅是 TPS54561DPRT ，還有 TPS54302DDCT 、 TPS54334DRCT 、LMR51635 等眾多TI器件規(guī)格書中都使用Vin,max計(jì)算得到了Lo,min。難道是TI工程師搞錯(cuò)了嗎？

前文[BUCK電路電感量 L 與Vin、D、Ton、Toff的正反比關(guān)系？]分析過(guò)，BUCK轉(zhuǎn)換器所需的功率電感值 L 與輸入電壓 Vin 成正比關(guān)系，輸入電壓最大值 Vin,max 應(yīng)該對(duì)應(yīng) Lmax 才對(duì)，參考公式(3.41)。

或者根據(jù)常識(shí)，當(dāng)輸出電壓 Vout 不變時(shí)，輸入電壓 Vin 越大，輸入電壓與輸出電壓之間的壓差越大，用于能量傳遞的LC組件就需要暫存更多的能量，對(duì)應(yīng)需要的電感量 L 和電容量 C 也就越大，參考電感儲(chǔ)能公式和電容儲(chǔ)能公式。

02、分析?

參考公式(3.39)(3.40)(3.41)，這幾個(gè)公式都是正確的，理論分析“BUCK轉(zhuǎn)換器所需的功率電感值 L 與輸入電壓 Vin 成正比關(guān)系”也是正確的，在開(kāi)關(guān)頻率Fsw、輸出電壓Vout和紋波電流ΔI不變的情況下，輸入電壓最小值 Vin,min 對(duì)應(yīng)著公式(3.39)功率電感值 Lbuck,min ，輸入電壓最大值 Vin,max 對(duì)應(yīng)著公式(3.41)功率電感值 Lbuck,max 。

但是，TI工程師的想法是，既然該電路需要支持從 Vin,min 到 Vin,max 這個(gè)范圍內(nèi)的輸入電壓，那么實(shí)際選擇的功率電感值就不應(yīng)該小于 Lbuck,max ，或者應(yīng)該是大于等于 Lbuck,max 的，也就是

期望電感值 L ≥ Lbuck,max

否則由此導(dǎo)致的紋波電流ΔI就會(huì)超過(guò)期望的r*Iout，還有其他參數(shù)可能會(huì)超出“設(shè)計(jì)需求”中的期望值。

所以，結(jié)合“期望電感值 L ≥ Lbuck,max”和公式(3.41)，于是就有了

Lmin = (Vin,max - Vout) * Vout / (r * Iout * Fsw * Vin,max)

--TPS54561DPRT規(guī)格書公式(31)

這樣表示的好處是讓工程師知道計(jì)算出來(lái)的是“所需功率電感的最小值”，實(shí)際選擇時(shí)不要小于該值。但是，這樣表示的缺點(diǎn)是，可能讓知道“BUCK轉(zhuǎn)換器所需的功率電感值 L 與輸入電壓 Vin 成正比關(guān)系”的細(xì)心的工程師咋一看會(huì)誤解，以為是公式表達(dá)有誤。

既然 TPS54561DPRT 規(guī)格書公式(31)表達(dá)有好處，也就意味著此文公式(3.41)表達(dá)有壞處，也就是，使用 Vin,max 計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的 Lbuck,max ，可能會(huì)讓不清楚這些細(xì)節(jié)的工程師誤認(rèn)為電路所需的功率電感最大值是 Lbuck,max ，所以選擇了比 Lbuck,max 小一些或小很多的電感值，從而導(dǎo)致其他很多參數(shù)超出“設(shè)計(jì)需求”中的期望值。

03、小結(jié)?

理論上應(yīng)該是“BUCK轉(zhuǎn)換器所需的功率電感值 L 與輸入電壓 Vin 成正比關(guān)系”，也就是此文公式(3.41)。此文分析了 TPS54561DPRT 規(guī)格書公式(31)“使用 Vin,max 計(jì)算得到了 Lo,min ”問(wèn)題，表面上看是TI工程師搞錯(cuò)了，實(shí)際上他們沒(méi)有搞錯(cuò)，只是表達(dá)方式或者想傳遞的思想不同而已。

“知其然，知其所以然”，才不會(huì)被表象迷惑。見(jiàn)微知著、明察秋毫、透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，讓我們一起努力做有技術(shù)追求的工程師，讓我們一起努力成為大國(guó)工匠。

注：“電源先生”公眾號(hào)后臺(tái)私信“?TI工程師搞錯(cuò)了嗎?”(復(fù)制黏貼不會(huì)出錯(cuò))獲取本文PDF下載鏈接...