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电感在开关电源转换器中可用来储能和滤波

来源: | 发布日期:2022-09-02
  小编与大家探讨了电感的铁芯材质、封装结构以及其重要之电气特性,在本文中小编会说明如何选择合适之降压转换器之电感值,以及选择市售之电感器的考虑因素。
  让我们来一睹为快吧~

  电感值及转换器之开关频率都会影响电感涟波电流(ΔiL),电感涟波电流会流经输出电容,影响输出电容的涟波电流,也因此会影响输出电容的选择,并进而影响输出电压的涟波大小。


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  再者,电感值与输出电容值亦会影响系统之回授设计及负载动态响应。选用较大的电感值,对于电容的电流应力较小,也有利于降低输出电压涟波,且可储存较多能量,然而电感值大就表示其体积大,亦即成本较高。因此,在设计转换器时,电感值的设计就非常重要。
  当输入电压与输出电压差距愈大时,电感涟波电流会愈大,也就是电感设计的最严厉状况(worst-case condition)。再加上其他的归纳分析,降压转换器的电感值设计点通常应选在最大输入电压与满载的条件下。
  当输入与输出电压差距愈大,γ值可以选取较大;反之若输入与输出电压愈接近,γ值设计必须较小。为了电感涟波电流与尺寸之间的取舍,依传统设计经验值,γ通常取0.2到0.5。
  因电感涟波成分小,因此电感电流有效值主要为其直流成分,此有效值即作为选择电感额定电流IDC的依据。电感的需求为:
  L = 1.5 ?H(100 kHz),IDC = 3.77 A,ISAT = 4.34 A
  冲压式电感的饱和电流及额定电流大,且热阻小、散热佳。另外,根据前文之探讨,冲压式电感的铁芯材质属于铁粉芯,因此相较于加磁胶之半遮蔽式及遮蔽式电感的铁氧体铁芯,具有较好的直流偏置特性。
  若选用相同封装结构及电感值,而尺寸较小的电感,虽然其体积小,但直流电阻RDC(44.5mΩ)及热阻ΘTH(51?C/W)较大。对于相同规格之转换器而言,电感所耐受的电流有效值也相同,显然直流电阻大会降低重载时之效率,此外,热阻大即表示散热较差。因此,在选择电感时不可只考虑缩小尺寸带来的效益,还需评估其伴随的缺点。
  电感在开关电源转换器中是常用的被动组件之一,可用来储能以及滤波。然而在电路设计上,需要关注的不仅电感值这个参数,其它包括交流电阻与Q值、电流耐受能力、铁芯饱和程度、以及封装结构等等,都是在选择电感器时须考虑的参数。而这些参数通常与铁芯材料、制程工艺、更与尺寸成本有关。

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