电感的选型(电感的选型和计算)

在开关电源的规划中电感的规划给工程师带来许多的应战，工程师不只需挑选电感值，还要考虑电感可接受的电流、绕线电阻、机械尺度等等。ic网站本文解说了电感上的DC电流效应，为挑选适宜的电感供应必要的信息。
 
1、了解电感的功用

电感常常被了解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L（C是其间的输出电容）。尽管这样了解是正确的，可是为了了解电感的规划就有必要更深化的了解电感的行为。
 
在降压转化中（Fairchild典型的开关控制器），电感的一端是连接到DC输出电压。另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND。


在情况1过程中，电感会通过（高边 “high-side”）MOSFET连接到输入电压。在情况2过程中，电感连接到GND。
 
因为使用了这类的控制器，可以选用两种办法完成电感接地：通过二极管接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。假定是后一种办法，转化器就称为“同步（synchronus）”办法。
 
现在再考虑一下在这两个情况下贱过电感的电流是假定改动的。在情况1过程中，电感的一端连接到输入电压，另一端连接到输出电压。对于一个降压转化器，输 入电压有必要比输出电压高，因此会在电感上构成正向压降。
 
相反，在情况2过程中，原本连接到输入电压的电感一端被连接到地。对于一个降压转化器，输出电压必 然为正端，因此会在电感上构成负向的压降。
 
我们使用电感上电压核算公式：V=L(dI/dt)
 
因此，当电感上的电压为正时（情况1），电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（情况2），电感上的电流就会减小。
 
通过电感的电流如图2所示：


通过上图我们可以看到，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。
 
依据上述的公式，我们可以核算出峰值电流：
 

其间，ton是情况1的时刻，T是开关周期（开关频率的倒数），DC为情况1的占空比。
 
警告：上面的核算是假定各元器件（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）上的压降比照输入和输出电压是可以疏忽的。
 
假定，器件的下降不行疏忽，就要用下列公式作准确核算：

同步转化电路
 

异步转化电路：
  

其间，Rs为感应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。
 
2、电感磁芯的丰满度

通过现已核算的电感峰值电流，我们可以发现电感上产生了什么。很简单会知道，跟着通过电感的电流增加，它的电感量会减小，这是因为磁芯材料的物理特性决议的。
 
电感量会削减多少就很重要了：假定电感量减小许多，转化器就不会正常工作了。当通过电感的电流大到电感实效的程度，此时的电流称为“丰满电流”，这也是电感的基本参数。
 
实践上，转化电路中的开关功率电感总会有一个“软”丰满度。要了解这个概念可以查询实践丈量的电感Vs DC电流的曲线：


当电流增加到必定程度后，电感量就不会急剧下降了，这就称为“软”丰满特性。假定电流再增加，电感就会损坏了。
 
注意：电感量下降在许多类的电感中都会存在。例如：toroids，gapped E-cores等。可是，rod core电感就不会有这种改动。
 
有了这个软丰满的特性，我们就可以知道在所有的转化器中为什么都会规定在DC输出电流下的最小电感量；而且因为纹波电流的改动也不会严重影响电感量。
 
在所有的使用中都期望纹波电流尽量的小，因为它会影响输出电压的纹波。这也便是为什么大家总是很关怀DC输出电流下的电感量，而会在Spec中疏忽纹波电流下的电感量。