注:只有充分理解電感在DC-DC電路中發(fā)揮的作用今年,才能更優(yōu)的設(shè)計DC-DC電路大力發展。本文還包括對同步DC-DC及異步DC-DC概念的解釋逐步顯現。DC-DC電路電感參數(shù)選擇詳解
DC-DC電路電感的選擇簡介
在開關(guān)電源的設(shè)計中電感的設(shè)計為工程師帶來的許多的挑戰(zhàn)大幅增加。工程師不僅要選擇電感值優勢領先,還要考慮電感可承受的電流,繞線電阻探討,機械尺寸等等新技術。本文專注于解釋:電感上的DC電流效應(yīng)。這也會為選擇合適的電感提供必要的信息共創美好。
理解電感的功能
電感常常被理解為開關(guān)電源輸出端中的LC濾波電路中的L(C是其中的輸出電容)趨勢。雖然這樣理解是正確的,但是為了理解電感的設(shè)計就必須更深入的了解電感的行為預判。
在降壓轉(zhuǎn)換中(Fairchild典型的開關(guān)控制器),電感的一端是連接到DC輸出電壓。另一端通過開關(guān)頻率切換連接到輸入電壓或GND調解製度。
在狀態(tài)1過程中深入,電感會通過(高邊“high-side”)MOSFET連接到輸入電壓形式。在狀態(tài)2過程中,電感連接到GND行業內卷。由于使用了這類的控制器進行培訓,可以采用兩種方式實現(xiàn)電感接地:通過二極管接地或通過(低邊“low-side”)MOSFET接地。如果是后一種方式凝聚力量,轉(zhuǎn)換器就稱為“同步(synchronus)”方式關鍵技術。DC-DC電路電感參數(shù)選擇詳解
現(xiàn)在再考慮一下在這兩個狀態(tài)下流過電感的電流是如果變化的。在狀態(tài)1過程中,電感的一端連接到輸入電壓有所提升,另一端連接到輸出電壓。對于一個降壓轉(zhuǎn)換器參與能力,輸入電壓必須比輸出電壓高法治力量,因此會在電感上形成正向壓降。相反新的力量,在狀態(tài)2過程中技術研究,原來連接到輸入電壓的電感一端被連接到地。對于一個降壓轉(zhuǎn)換器說服力,輸出電壓必然為正端的積極性,因此會在電感上形成負向的壓降更多可能性。
我們利用電感上電壓計算公式:DC-DC電路電感參數(shù)選擇詳解
V=L(dI/dt)
因此深刻變革,當電感上的電壓為正時(狀態(tài)1),電感上的電流就會增加分析;當電感上的電壓為負時(狀態(tài)2)至關重要,電感上的電流就會減小。通過電感的電流如圖2所示:
通過上圖我們可以看到,流過電感的*大電流為DC電流加開關(guān)峰峰電流的一半表示。上圖也稱為紋波電流。根據(jù)上述的公式緊迫性,我們可以計算出峰值電流:
其中質生產力,ton是狀態(tài)1的時間,T是開關(guān)周期(開關(guān)頻率的倒數(shù))非常激烈,DC為狀態(tài)1的占空比提升行動。
警告:上面的計算是假設(shè)各元器件(MOSFET上的導(dǎo)通壓降,電感的導(dǎo)通壓降或異步電路中肖特基二極管的正向壓降)上的壓降對比輸入和輸出電壓是可以忽略的技術交流。
如果交流,器件的下降不可忽略,就要用下列公式作**計算:
同步轉(zhuǎn)換電路:
異步轉(zhuǎn)換電路:
其中保障,Rs為感應(yīng)電阻阻抗加電感繞線電阻的阻重要的角色。Vf是肖特基二極管的正向壓降空間載體。R是Rs加MOSFET導(dǎo)通電阻,R=Rs+Rm要落實好。
電感磁芯的飽和度
通過已經(jīng)計算的電感峰值電流即將展開,我們可以發(fā)現(xiàn)電感上產(chǎn)生了什么。很容易會知道優勢與挑戰,隨著通過電感的電流增加集成應用,它的電感量會減小。這是由于磁芯材料的物理特性決定的問題分析。電感量會減少多少就很重要了:如果電感量減小很多迎來新的篇章,轉(zhuǎn)換器就不會正常工作了。當通過電感的電流大到電感實效的程度不負眾望,此時的電流稱為“飽和電流”共同學習。這也是電感的基本參數(shù)。
實際上推動並實現,轉(zhuǎn)換電路中的開關(guān)功率電感總會有一個“軟”飽和度。要了解這個概念可以觀察實際測量的電感VsDC電流的曲線:
當電流增加到一定程度后,電感量就不會急劇下降了更加完善,這就稱為“軟”飽和特性薄弱點。如果電流再增加,電感就會損壞了精準調控。
注意:電感量下降在很多類的電感中都會存在效高。例如:toroids,gappedE-cores等優化程度。但是廣度和深度,rodcore電感就不會有這種變化。
有了這個軟飽和的特性基礎,我們就可以知道在所有的轉(zhuǎn)換器中為什么都會規(guī)定在DC輸出電流下的*小電感量日漸深入;而且由于紋波電流的變化也不會嚴重影響電感量。在所有的應(yīng)用中都希望紋波電流盡量的小引領作用,因為它會影響輸出電壓的紋波預期。這也就是為什么大家總是很關(guān)心DC輸出電流下的電感量,而會在Spec中忽略紋波電流下的電感量。