BUCK DC／DC變換器最優(yōu)化設(shè)計(jì)

2 BUCK DC／DC變換器主電路設(shè)計(jì)
2．1 輸出濾波電容選型

由式(4)～式(5)可知：Co可由給定的Ud、△Uo、L等來確定。由于電容器本身沒有完美的電氣性能，所以其內(nèi)部的等效串聯(lián)電阻將消耗一些功率，并且等效串聯(lián)電阻上的壓降會(huì)產(chǎn)生輸出紋波電壓，欲要減小這些紋波電壓，只能靠減少等效串聯(lián)電阻的值和動(dòng)態(tài)電流的值。選擇電容C的類型，經(jīng)常由紋波電流的大小決定。截止頻率fc的高低，LC的大小，都將影響輸出紋波電壓。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，選擇L和C時(shí)，要綜合考慮其重量、尺寸以及成本等因素。
2．2 濾波電感的選擇
電感的選擇與輸出端負(fù)載的變化范圍有關(guān)，如果電路處于CCM工作模式，則濾波電感的選擇需滿足以下關(guān)系：

令最小負(fù)載電流為零界連續(xù)電流，即：IOC=IOM，則：

對(duì)于負(fù)載電流變化很大，下限電流很低的場(chǎng)合，按式(7)選出的濾波電感很大，同時(shí)電感體積也增大，傳輸?shù)墓β氏陆?，為此可在輸出端接假?fù)載以增加最小電流，但這樣會(huì)使電路其他性能惡化，為避免這種情況的發(fā)生，IOC一般取(1／5～1／3)IOM。
2．3 磁性元件設(shè)計(jì)
2．3．1 磁性元件選型
選擇8#材料的鐵粉芯，其參數(shù)如表l所示。

根據(jù)以上參數(shù)得磁芯的電磁勢(shì)能W，磁芯面積AP，導(dǎo)線截面積AC及線圈匝數(shù)N如下：

2．3．2 電路主要指標(biāo)

查8#材料鐵粉芯的規(guī)格尺寸和有關(guān)參數(shù)的表格，得到T106-8／90型符合要求，其參數(shù)如下：AL為45 nH／N2，外徑為26．9 mm，內(nèi)徑為14．5 mm，厚度為11．1 mm，磁路長(zhǎng)度為6．49 cm，截面積為0．659 cm2，體積為4．28 cm3。
2．3．3 初步設(shè)計(jì)結(jié)果
由T106-8／90各個(gè)參數(shù)可知，該材料的磁芯面積為：AP=10876.5>7087mm4；線圈匝數(shù)為：；導(dǎo)線截面積：Ac=ILm／J=3．2／400=0．8x10-3cm2，選擇AWG#17導(dǎo)線，其截面積為0．822 8x10-3cm2，電壓紋波需滿足2％的要求，由此可得輸出濾波電容為：

由此可得初步設(shè)計(jì)結(jié)果為：內(nèi)徑ID為14．5 mm，外徑OD為26．9 mm，厚度Ht為11．1 mm，匝數(shù)為105，Co為4．2μF，截面積Ac為0．822 8 mm2，電感L為500μH。

3 BUCK DC／DC變換器最優(yōu)化設(shè)計(jì)
3．1 設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)
以電路中電感和電容總體積最小為優(yōu)化項(xiàng)目，即：