电感对DC/DC变换效率影响分析

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.20107

摘要/Abstract

摘要：

针对电感对DC/DC变换性能影响的问题，以Boost变换器为例，对非理想情况下Boost变换等效电路和转换效率影响因素进行了分析，得到电感参数与电路输出电压、转换效率的关系。根据电感参数对电流纹波和电路转换效率影响的分析，在传统以临界连续电流为依据设计滤波电感值的基础上，提出了一种约束电感值选择范围的方法，并对KS226-075A磁芯的局部磁滞损耗和铜耗进行了计算，得到DC/DC变换器转换效率随电感值增大的变化趋势。最后，通过实验验证了理论的正确性和方法的可行性，同时根据实验结果修正了电感值的选取范围，并对计算结果与实验结果存在的误差进行了分析说明。

关键词: 电力电子, DC/DC变换, 转换效率, 电感, 局部磁滞损耗

Abstract:

Aiming at the influence of inductance on DC/DC conversion performance, this paper took the Boost converter as an example to analyze the factors affecting the equivalent circuit and conversion efficiency of Boost converter under the non-ideal conditions, and obtained the relationship between inductance parameters and circuit output voltage and conversion efficiency. On the basis of analyzing the influence of inductance parameters on the current ripple and circuit efficiency, a method to limit the selection range of inductance value was proposed based on the traditional design of filter inductor considering the critical continuous current. The local hysteresis loss and copper loss of KS226-075A core were calculated, and the change trend of DC/DC converter conversion efficiency with the increase of inductance was obtained. Finally, the correctness of the theory and the feasibility of the method were verified by experiments. At the same time, the selection range of inductance was corrected according to the experimental results, and the error between the calculation and experimental results was analyzed and explained.

Key words: power electronic, DC/DC conversion, conversion efficiency, inductance, local hysteresis loss

中图分类号:

TK 01

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图/表 9

图1 非理想状态Boost变换电路

Fig. 1 Boost converter circuit under the non-ideal conditions

图2 不同RL/R下η随D的变化曲线

Fig. 2 Variation curves of η with D under different RL/R

图3 磁滞损耗与电流波动关系

Fig. 3 Relationship between hysteresis loss and current fluctuation

表1 磁芯参数

Tab. 1 Inductance parameters

参数	数值
电感因数A_L	175
有效磁路长度l_c/cm	12.5
铁芯截面积A_e/cm²	2.29
铁芯窗口面积W_e/cm²	5.14
铁芯体积V_e/cm³	28.6

图4 不同电感值下的电感损耗

Fig. 4 Inductance loss under different inductance values

表2 电感的匝数和电感值

Tab. 2 Number of inductance turns and inductance values

组别	N	L/μH	组别	N	L/μH
1	18	55.9	5	44	338.6
2	24	104.8	6	49	416.4
3	32	182.6	7	61	662.3
4	40	282.5	8	71	888.6

图5 Boost变换器电路

Fig. 5 Boost synchronous rectifier circuit

图6 输入、输出电压和电感电流示波器波形

Fig. 6 Oscilloscope waveforms of input and output voltage and inductance current

图7 效率分布图

Fig. 7 Efficiency distribution map

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