[发明专利]一种Buck电路的参数确定方法和装置

说明书

本发明提供了一种Buck电路的参数确定方法和装置，先确定占空比，并基于开关频率初始值得到电感感值初始值和电容容值初始值；然后判断电感感值初始值和电容容值初始值是否满足本质安全要求，进而得到最终的电感感值、电容容值和开关频率，不仅能够保证Buck电路满足纹波性能要求，更能使Buck电路满足本质安全性能要求。本发明需要对电感感值初始值和电容容值初始值进行本质安全要求的判断，大大提高了最终电感感值、电容容值和开关频率的准确度；且本发明通过极值求解将电感和电容分开，不需要复杂的迭代求解过程，过程简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及防爆电气安全技术领域，具体涉及一种Buck电路的参数确定方法和装置。

背景技术

应用于爆炸性气体环境的Buck电路需要通过合理的参数配合快速保护以使Buck电路的本质安全性能满足要求。由于Buck电路存在开关管的导通过程与截止过程、电感以及电容的储能与释放电能过程，因此Buck电路属于复合电路，不能直接使用GB3836.4-2010中的最小点燃电压(Minimum Igniting Voltage，MIV)曲线和最小点燃电流(MinimumIgniting Current，MIC)曲线确定Buck电路的参数，必须施加整体能量约束。Buck电路的参数必须同时满足纹波性能要求和本质安全性能要求，其中本质安全性能指标指的是满足如下三个条件：1)电感和电容的总剩余能量小于爆炸性混合气体的最小点燃能量(MinimumIgnition Energy，MIE)，2)电感满足MIC曲线，3)电容满足MIV曲线。在发生电感开路电弧或者电容短路电弧时，假定检测电路能快速切除电源，并忽略电源输入能量与电阻消耗能量的前提下，若电感和电容的总剩余能量由于小于MIE，则Buck电路达到本质安全。现有技术中Buck电路的参数确定方法未考虑电感和电容的总剩余能量所对应的整体能量约束，导致Buck电路的本质安全性能不满足要求。

发明内容

为了克服上述现有技术中Buck电路不满足本质安全性能要求的缺陷，本发明提供一种Buck电路的参数确定方法和装置，先确定占空比，并基于开关频率初始值得到电感感值初始值和电容容值初始值；然后判断电感感值初始值和电容容值初始值是否满足本质安全要求，若满足，电感感值初始值、电容容值初始值和开关频率初始值分别为最终的电感感值、电容容值和开关频率，否则根据电感感值初始值和电容容值初始值确定最终的开关频率，并根据最终的开关频率更新电感感值初始值和电容容值初始值，得到最终的电感感值和电容容值，不仅能够保证Buck电路满足纹波性能要求，更能使Buck电路满足本质安全性能要求。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种Buck电路的参数确定方法，所述Buck电路包括电源、开关管、二极管、电感、电容和电阻；所述电源、开关管、电感和电阻依次串联，所述二极管的阴极连接在开关管与电感之间，其阳极连接在电阻和电源之间，所述电容一端连接在电感与电阻之间，另一端连接在电阻和电源之间；所述确定方法包括：

根据纹波系数确定开关频率初始值，并计算开关管的占空比和电阻阻值；

确定电感和电容的总剩余能量与电感感值初始值和电容容值初始值的关系，并根据电感和电容的总剩余能量与电感感值初始值和电容容值初始值的关系确定电感和电容的总剩余能量最小值与开关频率初始值和占空比的关系；

根据电感和电容的总剩余能量最小值与开关频率初始值和占空比的关系确定电感感值初始值和电容容值初始值，并判断电感感值初始值和电容容值初始值是否满足本质安全要求，若满足，电感感值初始值、电容容值初始值和开关频率初始值分别为最终的电感感值、电容容值和开关频率；否则根据电感感值初始值和电容容值初始值确定最终的开关频率，并根据最终的开关频率更新电感感值初始值和电容容值初始值，得到最终的电感感值和电容容值。

所述占空比按下式计算：