输入电容纹波电流有效值
相信很多人都知道 Buck Converter电路中输入电容纹波电流有效值,在连续工作模式下可以用一下两个
公式来计算:
Icin.rms=Io× ( ) DD ×−1
或 Icin.rms=Io× 2 )( Vin
VoVoVin −
然而,相信也有很多人并不一定
知道上面的计算公式是如何推导出来
的,下文将完成这一过程。
众所周知,在 Buck Converter 电
路中 Q1的电流(Iq1)波形基本如右
图所示(或见第二页 Q1电流波形):
0~DTs期间为一半梯形,DTs~Ts期
间为零。当 0~DT 期间 Iq1⊿ 足够小
时,则 Iq1波形为近似为一个高为 Io、
宽为 DTs的矩形,则有:
⎩⎨
⎧= <<
<<
)(
)(0
1 DTstoIo
TstDTs
Iq
而对于 Iin,只要 Cin容量足够大,
则在整个周期中是基本恒定的【见输
入电流(Iin)波形】,Iin值由下式得出:
Iin=(Vo/Vin)*Io=DIo
由 KCL得:Iin+Icin=Iq1,这里
定义 Icin 流出电容为正向。所以在整
个周期中有:
输入电流(Iin)波形:
Icin=Iq1-Iin
即:
{ )0( )( DTstDIoIo TtDTsDIoIcin <<− <<−=
对 Icin 的
表
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达式可以这样理解:
在 Q1 导通期间输入端和输入电容共
同向输出端提供电流,因此输入电容
电流等于 Q1电流减去输入端电流;在
Q1关断期间输入端对电容充电,以补
充在 Q1导通期间所泄掉的电荷,而此
时电流方向与所定义的正向是相反
的,所以有 Icin=-DIo
根据有效值的定义,不难得出输入电容的纹波电流有效值 Icin.rms的计算公式:
])()([1.
0
22∫ ∫ −+−= DTs TsDTs dtDIodtDIoIoTsrmsIcin
)]()()[(1. 22 DTsTsDIoDTsDIoIo
Ts
rmsIcin −×+×−=
即:
又因为有
DDIormsIcin ×−= )1(.
Vin
VoD = ,所以得:
2
)(.
Vin
VoVoVinIormsIcin −=
Q1电流(Iq1)波形: