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开关电流与输入输出电流关系-1

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发表时间:2023-11-20 22:38

引言

  在电源芯片的规格书中,我们常常会遇到这样一个参数:Switch Current Limit,翻译过来就是“开关电流限值”,常 有些人误认为这就是输出电流限值。那么什么是开关电流?开关电流与输入输出电流有什么关系,知道了开关电流限值,我 们怎么确定**输入、输出电流呢?

  **个问题很好回答,开关电流就是流过开关管的电流。但第二个问题就比较复杂了,不同的拓朴结构,他们三者之间 的关系也是不同的。

  本次我们先讨论一下 BOOST 升压结构下,三者之间的关系。 BOOST 结构的工作原理及波形


BOOST 结构简单原理图见图 1,工作时各点的电压电流波形见图 2。

  BOOST 结构简单原理图见图 1,工作时各点的电压电流波形见图 2。

不考虑上电时的情形,仅考虑稳定工作时,情况如下:

  当开关管 Q 导通时(开关管电压为 0),电感 L 相当于一端接 VIN,另一端通过开关管接到 GND。此时,VIN 给电 感充电(电感电压左正右负),电感电流上升,由于开关管串联在回路中,故此段时间,开关管 Q 电流等于电感 L 电流, 同时此过程续流二极管 D 反偏,故二极管上无电流。

  当开关管 Q 关断时,由于电感电流不能突变,电感电压变为左低右高,此时有 VIN+VL=VOUT,(VL 为电感 L 上电 压差),故开关管 Q 关断时承受的电压为 VOUT。此时由于电感给 COUT 电容及负载供电,电流逐渐减小,又由于电感 与续流二极管 D 串联,故流过肖特基的电流等于电感放电电流,同时由于开关管 Q 关断,故开关管 Q 的电流为 0。


开关电流与输入、输出电流的关系

  通过上面的分析,我们知道,对于 BOOST 电路,电感始终与 VIN 串联在一起,也就是说,电感的平均电流等于输入 电流;同时,上面的分析也可以得出,流过开关管的**电流等于电感的**电流。

  故,BOOST 结构电路的开关电流与输入端电流直接相关。

  由于电感上电流有一定的纹波(纹波大小与电感的感量有关),在实际选型时,要求系统输入电流小于开关电流限值, 并留有一定的余量(考虑到电感感量及功率问题,通常我们建议留 1 倍的余量,即开关电流限值为 5A 时,输入端电流不超 过 2.5A)。通过输入端电流,可以推算出输入功率,也就可以进一步推算出**的输出电流;由于输出电压大于输入电压, 所以输出电流肯定小于输入电流。

  综上:实际应用中开关电流(ISW)大于输入电流(IIN),输入电流(IIN)大于输出电流(IOUT)。