ZHDA146 January   2026 LMG3522R030

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2飞跨电容器开关单元的工作原理
    1. 2.1 三电平飞跨电容器开关单元的开关模式
  6. 3飞跨电容器开关单元的设计注意事项
    1. 3.1 导通和开关损耗
      1. 3.1.1 交流导通损耗
      2. 3.1.2 AC 开关损耗
    2. 3.2 无源元件设计
      1. 3.2.1 升压电感器设计
      2. 3.2.2 直流链路高频率纹波
      3. 3.2.3 飞跨电容器设计
    3. 3.3 布局布线注意事项
    4. 3.4 预充电网络
  7. 4实验结果
    1. 4.1 为 TIDA-010957 的飞跨电容器进行预充电
    2. 4.2 稳态运行情况
  8. 5总结
  9. 6参考资料

3.2.3 飞跨电容器设计

在此拓扑中，飞跨电容器是关键元件。所选元件的额定电压必须大于直流链路电压的一半。这是因为，当整个电感器的电流流入飞跨电容器时，会出现大电压纹波。可使用如下方法计算飞跨电容器上的峰值间电压纹波：

方程式 6. ∆ V F C = 0.5 - A B S D - 0.5 × I L C F C × f s w

CFC 为飞跨电容器的电容值。

需要注意的是，根据该公式，当提高开关频率时，纹波电压会显著降低，从而使得 GaN 晶体管在该拓扑中更具优势。

此外，RMS 电流的计算公式如下。

方程式 7. I F C , R M S = 2 0.5 - A B S D - 0.5 × ( I L 2 + ∆ I L 2 12 )

图 3-7 和图 3-8 中绘制了飞跨电容器纹波电压和 RMS 电流随占空比变化的关系。

飞跨电容器峰峰值电压随占空比的变化关系图 3-7 飞跨电容器峰峰值电压随占空比的变化关系

飞跨电容器 RMS 电流与占空比的关系

图 3-8 飞跨电容器 RMS 电流与占空比的关系

请注意，图 3-7 和图 3-8 表明，最坏情况发生在占空比等于 50% 时。飞跨电容器中的基础纹波频率等于开关频率。为实现所设计变换器的良好成本结构，TI 建议采用薄膜电容器，因为其具有较高电容值，同时能够承受较大的纹波电流，适用于低成本设计。