注:只有充分理解電感在DC-DC電路中發(fā)揮的作用去完善,才能更優(yōu)的設(shè)計DC-DC電路應用擴展。本文還包括對同步DC-DC及異步DC-DC概念的解釋我有所應。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)深刻認識。工程師不僅要選擇電感值,還要考慮電感可承受的電流管理,繞線電阻新型儲能,機械尺寸等等。本文專注于解釋:電感上的DC電流效應(yīng)應用提升。這也會為選擇合適的電感提供必要的信息不同需求。
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)。雖然這樣理解是正確的新品技,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發展空間。
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輸出電壓保持穩定。另一端通過開關(guān)頻率切換連接到輸入電壓或GND就此掀開。
在狀態(tài)1過程中,電感會通過(高邊“high-side”)MOSFET連接到輸入電壓。在狀態(tài)2過程中總之,電感連接到GND。由于使用了這類的控制器紮實做,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接地足了準備。如果是后一種方式規模設備,轉(zhuǎn)換器就稱為“同步(synchronus)”方式。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穩步前行。在狀態(tài)1過程中至關重要,電感的一端連接到輸入電壓,另一端連接到輸出電壓責任製。對于一個降壓轉(zhuǎn)換器效率,輸入電壓必須比輸出電壓高,因此會在電感上形成正向壓降雙重提升。相反增強,在狀態(tài)2過程中,原來連接到輸入電壓的電感一端被連接到地助力各業。對于一個降壓轉(zhuǎn)換器大部分,輸出電壓必然為正端,因此會在電感上形成負(fù)向的壓降將進一步。
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)
因此更加堅強,當(dāng)電感上的電壓為正時(狀態(tài)1),電感上的電流就會增加實際需求;當(dāng)電感上的電壓為負(fù)時(狀態(tài)2)配套設備,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性能,流過電感的*大電流為DC電流加開關(guān)峰峰電流的一半建議。上圖也稱為紋波電流。根據(jù)上述的公式設計,我們可以計算出峰值電流:
其中,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))善謀新篇,DC為狀態(tài)1的占空比推進高水平。
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供給。
如果不斷發展,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:
其中拓展應用,Rs為感應(yīng)電阻阻抗加電感繞線電阻的阻非常重要。Vf是肖特基二極管的正向壓降。R是Rs加MOSFET導(dǎo)通電阻集聚效應,R=Rs+Rm。
電感磁芯的飽和度
通過已經(jīng)計算的電感峰值電流廣泛應用,我們可以發(fā)現(xiàn)電感上產(chǎn)生了什么提升。很容易會知道持續,隨著通過電感的電流增加,它的電感量會減小。這是由于磁芯材料的物理特性決定的高品質。電感量會減少多少就很重要了:如果電感量減小很多,轉(zhuǎn)換器就不會正常工作了互動講。當(dāng)通過電感的電流大到電感實效的程度創新能力,此時的電流稱為“飽和電流”。這也是電感的基本參數(shù)主動性。
實際上發展,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(dāng)電流增加到一定程度后範圍,電感量就不會急劇下降了效果,這就稱為“軟”飽和特性。如果電流再增加,電感就會損壞了求得平衡。
注意:電感量下降在很多類的電感中都會存在。例如:toroids道路,gappedE-cores等面向。但是,rodcore電感就不會有這種變化空間廣闊。
有了這個軟飽和的特性合作關系,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;而且由于紋波電流的變化也不會嚴(yán)重影響電感量工藝技術。在所有的應(yīng)用中都希望紋波電流盡量的小發揮作用,因為它會影響輸出電壓的紋波。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系統,而會在Spec中忽略紋波電流下的電感量十分落實。