//關(guān)注“電源先生”，解析開關(guān)電源//
在設(shè)計(jì) Boost 電路時(shí)，你是否曾為電感取值而絞盡腦汁？是否對(duì)輸入電壓變化帶來(lái)的影響一頭霧水？是否了解電感取值的最大值是多少？
其實(shí)，電感取值與輸入電壓有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，而這個(gè)聯(lián)系遠(yuǎn)非你想象的那么簡(jiǎn)單，甚至可能刷新你以往的認(rèn)知！
1
/ BOOST電感取值計(jì)算公式 /
1.1 公式呈現(xiàn)
前文[ BOOST電路功率電感的取值 | 公式推導(dǎo) ]，推導(dǎo)出了Boost拓?fù)潆姼兄涤?jì)算公式，表示如下：
此文，分析Boost電路中電感取值隨著輸入電壓的變化關(guān)系。二者是線性關(guān)系，還是非線性關(guān)系？很明顯，電感值是輸入電壓的三次方，二者是非線性關(guān)系。
1.2 公式變形
將上述公式(10)變形如下：
看出來(lái)L與VIN什么關(guān)系了嗎？似乎不太明了。
2
/ L與VIN變化關(guān)系的深入解析 /
2.1 數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)
在數(shù)學(xué)上，若
則導(dǎo)數(shù)為
2.2 電感值對(duì)輸入電壓求導(dǎo)
公式(11)求導(dǎo)可得：
公式(11)的導(dǎo)數(shù)，也就是公式(12)，是關(guān)于 V_IN 的一元二次方程，開口向下的拋物線。在導(dǎo)數(shù)等于0的位置，方程取得最大值。
圖2 一元二次方程
令公式(12)等于0，解得 V_IN=0 （這里是無(wú)意義的解）或 V_IN=(2/3)×V_OUT 。
所以，在其他參數(shù)不變的情況下（也就是公式(11)中的C是常量），輸入電壓等于2/3倍輸出電壓時(shí)，Boost電感值取得最大值。
#開關(guān)電源寶典 #BOOST #升壓電路 #升壓拓?fù)?/a>
3
/ 實(shí)例驗(yàn)證 /
給定r=0.5， I_OUT=1A ， F_SW=300kHz ， V_OUT=30V ，V_IN 范圍從3V到29V。
3.1 基于公式(10)，（使用Excel表格編輯公式）計(jì)算結(jié)果
圖3 公式(10)驗(yàn)證結(jié)果
可見，電感量取得最大值的位置剛好是輸入電壓等于2/3倍輸出電壓處，也就是輸入電壓等于20V處。
可能有人會(huì)認(rèn)為在求導(dǎo)過(guò)程中，雖然假設(shè)VOUT不變（實(shí)際輸出電壓確實(shí)是恒定量），但是VIN變化時(shí)，占空比D是變化的，所以這里的結(jié)論不可靠。
那么，接下來(lái)使用帶有占空比的公式(9)重新驗(yàn)證。
3.2 基于公式(9)，（使用Excel表格編輯公式）計(jì)算結(jié)果
圖4 公式(9)驗(yàn)證結(jié)果
通過(guò)帶占空比D參數(shù)的電感值計(jì)算公式(9)驗(yàn)證，結(jié)論是一致的，也是輸入電壓等于2/3輸出電壓時(shí)，電感值有最大值。
因?yàn)檫@些公式是可以相互推導(dǎo)得到的，實(shí)際是等價(jià)的，所以結(jié)論必然一致。
3.3 使用Mathcad畫圖驗(yàn)證
圖5 Mathcad畫圖驗(yàn)證結(jié)果
可見，與基于公式(9)(10)驗(yàn)證結(jié)果完全相同，在輸入電壓為20V時(shí)，電感量取得最大值。
4
/ 小結(jié) /
當(dāng)試圖從物理或電路本身梳理一些物理量之間的關(guān)系卻陷入困境時(shí)，不妨借助數(shù)學(xué)視角展開分析。數(shù)學(xué)是世界的底層邏輯，是宇宙的底層邏輯，其簡(jiǎn)潔性與優(yōu)雅性往往能為我們撥開迷霧，直抵問(wèn)題核心。
豆豆三部曲之一《遙遠(yuǎn)的救世主》（改編電視劇《天道》）中，伯爵（音響）公司總經(jīng)理付子清分享道：
“我們都知道在80年代初，靠收錄機(jī)起家的雅藝音響，雅藝固定資產(chǎn)從30萬(wàn)發(fā)展到2個(gè)億用了十年的時(shí)間，而從2個(gè)億到破產(chǎn)卻只用了三年的時(shí)間”。
電感量L與輸入電壓VIN的關(guān)系，電感量L有點(diǎn)像是回報(bào)，輸入電壓VIN有點(diǎn)像是付出。
人生從出道或大學(xué)/碩士/博士畢業(yè)，辛苦努力到人生巔峰，可能需要10年、20年甚至30年，相當(dāng)于輸入電壓是0到(2/3)*VIN這段。
但是，如果到達(dá)巔峰之后，不戒驕戒躁、持續(xù)努力，反而享樂、揮霍，可能都不需要3年時(shí)間。
推薦閱讀
訂閱免費(fèi)[ 開關(guān)電源寶典 ][ 從0到1設(shè)計(jì)BUCK ]合集，付費(fèi)[ 電壓參數(shù)合集 ][ 電流參數(shù)合集 ]...
“推薦”與朋友“分享”你的世界??