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1 简介 2 计算最小电感量 2.1 Buck电路最小电感值计算 2.2 Boost电路最小电感值计算 3 电感的选择 3.1 计算电感值 3.2 标称电感的计算 3.3 电流计算 4 注意事项 1 简介 电感在电路设计过程中应用十分广泛,其在电路中的主要作用有:储能、滤波、扼流、谐振、匹配等。电感的主要的参数见下: 电感关键参数 序号名称意义1电感量LL越大,储能能力越强,纹波越小,所需的滤波电容也就小。但是L越大,通常要求电感尺寸也会变大,DCR增加,导致DC-DC效率降低,相应的电感成本也会增加。2自谐频率f0由于电感中存在寄生电容,使得电感存在一个自谐振频率。超过此f0是,电感表现为电容效应,低于此f0,电感才表现为电感效应(阻抗随频率增大而增加)。3直流电阻DCR指产品电极之间所用漆包线的总的直流电阻,根据W=I2R,DCR可造成能量损耗, 降低DC-DC效率,也是导致电感发热的主要原因。4交流电阻RAC指电感量在指定频率下的电阻值,主要由电感线圈的直流电阻(交流下的集肤效应)、磁芯损耗以及介电损耗等组成,RAC越大,Q值越。5饱和电流Isat通常指电感量下降30%时对应的DC电流值。6温升电流Irms通常指是电感表面温度上升40℃时的等效电流值。 2 计算最小电感量计算最小电感,将DC-DC转换电路划分为Buck电路和Boost电路进行考虑。 2.1 Buck电路最小电感值计算Buck转换电路的,最小电感的计算公式如下: 其中: 参数意义 名称意义Vin输入电压Vout输出电压Fs开关频率ΔI电感峰值电流通常ΔI取额定电流Irat的"1/2",则上述公式变化如下: 2.2 Boost电路最小电感值计算 Boost转换电路的,最小电感的计算公式如下:
DC-DC转换电路流过的最大电流Imax,按照ΔI取额定电流Irat的50%,计算公式如下 3 电感的选择 3.1 计算电感值需要根据电感的精度,计算电感值,并且需要留有一定的裕量。 对于精度为20%的电感,若设计的裕量为5%,则需要设计的电感值为: L = (1+20%+5%)*Lmin 3.2 标称电感的计算实际使用的电感会比我们计算出来的电感稍大,我们称为标称电感。 以Boost电路为例,输入电压为4.2V,开关频率为1.2MHz,输出电流为500mA,输出电压为5V,那么需要的电感为: 则:L=2.24μH×1.25=2.8μH。比2.8μH稍大的标称电感为3.3μH,所以DC-DC外部电感选用3.3μH电感。 3.3 电流计算确定确认所选择电感的饱和电流Isat要大于Imax,温升电流要大于输出电流。电流要求: Imax=Iout+1/2×ΔI=Iout+1/4×Iout=1.25×Iout=1.25×0.5A=0.625A 4 注意事项 电感自谐频率f0需是开关频率Fs的10倍以上。饱和电流Isat和温升电流Irms中的电流较小值进行设定。大电流区,DCR起决定性作用,DCR越大,转换效率越低。叠层电感比绕线电感的散热性好、ESR值更小、成本较低,但耐电流比绕线电感小。选择带磁屏蔽(屏蔽罩或磁性胶水涂覆)的电感可有效改善EMI。电感的尺寸:同等标称电感量,尺寸的大小直接影响选材的成本。 电感饱和会导致电流急剧增加,使电感温度升高,并影响其它元件的寿命。 电感的交流参数都是在频率100K的正弦波下所测的,在实际应用中需要通过实测来确认电感是否适合。
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