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bet36体育在线真的吗,电感电流的深入分析:如何选择合适的电感?

介绍
在设计开关电源时,电感的设计对工程师提出了许多挑战。工程师不仅必须选择电感值,还要考虑电感器可以承受的电流,绕组电阻,机械尺寸等。本文着重于说明直流电流对电感的影响,其中还包括选择合适的电感器所需的信息。
了解电感的功能
通常将电感理解为LC滤波电路中开关电源输出处的L(C是输出电容器)。尽管这种理解是正确的,但有必要了解电感器的结构以了解电感器的行为,以便更好地了解电感器。
下转换(Fairchild典型的开关稳压器)的电感一端通过连接开关频率连接到直流输出电压,另一端则连接到输入电压或GND。
在状态1中,电感通过(高端“高端”)MOSFET连接到输入电压。在状态2中,电感器连接到GND。由于使用了这种类型的控制器,因此可以通过两种方式实现电感接地:通过二极管接地或通过(低端“低端”)MOSFET接地。如果使用后一种方法,则该转换器称为“同步”方法。
现在考虑流过电感器的电流在这两种状态下如何变化。在状态1期间,电感的一端连接到输入电压,另一端连接到输出电压降压转换器,输入电压必须高于输出电压,以使电感上出现正向压降。相反,在状态2中,最初连接到输入电压的电感的一端连接到地降压转换器,输出电压必须为正,以便在电感上形成负压降。
我们使用公式来计算电感上的电压:
V = L(dI / dt)
因此,如果电感器上的电压为正(状态1),则电感器上的电流会增加;如果电感器上的电压为负(状态2),则电感器上的电流会增加。2:
从上图可以看出,流过电感的最大电流是直流电流加上峰峰值开关电流的一半(也称为纹波电流),根据上面的公式我们可以计算出峰值电流:
其中,ton是状态1的时间,T是开关周期(开关频率的反转),DC是状态1的占空比。
警告:以上计算是基于以下假设:异步电路中每个组件的压降(MOSFET的线压降,电感上的线压降或肖特基二极管上的正向压降)与输入和输出电压设备的压降不可忽略,必须使用以下公式进行精确计算:
同步转换电路:
异步转换电路:
其中,Rs是电感电阻的电阻加上电感绕组的电阻。Vf是肖特基二极管的正向压降。R为Rs加MOSFET的导通电阻,R = Rs + Rm。
电感铁心的饱和度
从计算出的峰值电感电流,我们可以找出电感上正在产生的电流。不难看出,由于磁芯材料的物理特性,随着流过电感器的电流的增加,电感的电感会减小。减小电感量很重要:如果电感值大大减小,转换器将无法工作正确地。如果流过电感的电流太大以至于电感有效,则此时的电流称为“饱和电流”。这也是电感的基本参数。
实际上,转换电路中的开关功率电感始终具有“软”饱和。要了解这个概念,您可以观察电感器的实际测量的VsDC电流曲线:
当电流上升到一定水平时,电感不会下降太多,这被称为“软”饱和特性。当电流再次上升时,电感会损坏。注:许多类型的电感器都存在电感降,例如:环形线圈,间隙e型芯等。但是,棒芯电感不会有此变化。利用这种软饱和特性,我们可以知道为什么在所有换能器中都给出了低于直流输出电流的最小电感,并且纹波电流的变化不会严重影响电感。在所有应用中,希望纹波电流尽可能小,因为它会影响输出电压的纹波,因此,每个人都始终关心直流输出电流下的电感,而忽略了纹波电流下的电感。规范。

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