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行业消息
编号:77
检查:67
2021-07
21
【干货】电感电流,你存眷的都在这!

简介

 

在开关电源的设想中电感的设想为工程师带来的良多的挑衅。工程师不只要挑选电感值,还要斟酌电感可蒙受的电流,绕线电阻,机器尺寸等等。本文专一于诠释:电感上的DC电流效应。这也会为挑选适合的电感供给须要的信息。

 

 

懂得电感的功效
 

电感经常被懂得为开关电源输入端中的LC滤波电路中的L(C是此中的输入电容)。固然如许懂得是准确的,可是为了懂得电感的设想就必须更深切的领会电感的行动。

 

在降压转换中(Fairchild典范的开关节制器),电感的一端是毗连到DC输入电压。另外一端经由进程开关频次切换毗连到输入电压或GND。

 

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在状况1进程中,电感会经由进程(高边 “high-side”)MOSFET毗连到输入电压。在状况2进程中,电感毗连到GND。由于操纵了这类的节制器,能够接纳两种体例完成电感接地:经由进程 二极管接地或经由进程(低边“low-side”)MOSFET接地。若是是后一种体例,转换器就称为“同步(synchronus)”体例。

 

此刻再斟酌一下在这两个状况下贱过电感的电流是若是变更的。在状况1进程中,电感的一端毗连到输入电压,另外一端毗连到输入电压。对一个降压转换器,输 入电压必须比输入电压高,是以会在电感上构成正向压降。相反,在状况2进程中,本来毗连到输入电压的电感一端被毗连到地。对一个降压转换器,输入电压必 然为正端,是以会在电感上构成负向的压降。

 

咱们操纵电感上电压计较公式:

 

V=L(dI/dt)

 

是以,当电感上的电压为正时(状况1),电感上的电流就会增添;当电感上的电压为负时(状况2),电感上的电流就会减小。经由进程电感的电流如图2所示:

 

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经由进程上图咱们能够看到,流过电感的最大电流为DC电流加开关峰峰电流的一半。上图也称为纹波电流。按照上述的公式,咱们能够计较出峰值电流:

 

 

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此中,ton是状况1的时候,T是开关周期(开关频次的倒数),DC为状况1的占空比。

 

正告:下面的计较是假定各元器件(MOSFET上的导通压降,电感的导通压降或异步电路中肖特基二极管的正向压降)上的压降对照输入和输入电压是能够疏忽的。

 

若是,器件的降落不可疏忽,就要用以下公式作切确计较:

 

同步转换电路:

 

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异步转换电路:

 

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此中,Rs为感到电阻阻抗加电感绕线电阻的阻。Vf 是肖特基二极管的正向压降。R是Rs加MOSFET导通电阻,R=Rs+Rm。


 

电感磁芯的饱和度

 

经由进程已计较的电感峰值电流,咱们能够发明电感上发生了甚么。很轻易会晓得,跟着经由进程电感的电流增添,它的电感量会减小。这是由于磁芯资料的物理特征决 定的。电感量会削减几多就很主要了:若是电感量减小良多,转换器就不会一般任务了。当经由进程电感的电流大到电感实效的水平,此时的电流称为“饱和电流”。这 也是电感的根基参数。

 

现实上,转换电路中的开关功率电感总会有一个“软”饱和度。要领会这个观点能够察看现实丈量的电感Vs DC电流的曲线:

 

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当电流增添到必然水平后,电感量就不会急剧降落了,这就称为“软”饱和特征。若是电流再增添,电感就会破坏了。

 

注重:电感量降落在良多类的电感中城市存在。比方:toroids,gapped E-cores等。可是,rod core电感就不会有这类变更。

 

有了这个软饱和的特征,咱们就能够晓得在一切的转换器中为甚么城市划定在DC输入电流下的最小电感量;并且由于纹波电流的变更也不会严峻影响电感量。在 一切的操纵中都但愿纹波电流尽可能的小,由于它会影响输入电压的纹波。这也便是为甚么大师老是很关怀DC输入电流下的电感量,而会在Spec中疏忽纹波电流 下的电感量。

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