低功耗电源的电感选择
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如何选择适合的电感电感是一种常见的电子元件,广泛应用于各种电路中。
选择适合的电感对于电路的正常运行至关重要。
本文将介绍如何选择适合的电感,并给出一些建议。
一、了解电感的基本概念和特性电感是指电流变化时所产生的自感电动势,通常由线圈或线圈组成。
电感的单位是亨利(H),常用的子单位有微亨(μH)和纳亨(nH)。
电感的特性包括电感值、品质因数、最大电流等。
二、确定电感的使用环境和要求在选择适合的电感之前,需要了解电路的使用环境和对电感的要求。
比如工作频率范围、电流大小、容忍功率损耗等。
只有明确这些要求,才能更好地选择适合的电感。
三、选择合适的电感类型1. 通用型电感:通用型电感适用于大部分一般性电路,具有较好的频率响应和磁饱和特性。
在选择时,需要根据要求确定合适的电感值和容忍功率损耗。
2. 高频电感:高频电感适用于工作频率较高的电路,具有较低的内阻和较小的耦合电容。
在选择时,需要考虑电感的高频响应和磁芯材料的磁导率。
3. 低频电感:低频电感适用于工作频率较低的电路,通常具有较高的电感值和较高的耦合电容。
在选择时,需要考虑电感的低频特性和磁芯材料的饱和电流。
四、选择适当的电感参数1. 电感值:根据电路的需求确定合适的电感值,可以通过仿真软件或实验验证得到。
一般来说,电感值越大,电感所储存的能量越多,但也会增加电感本身的大小和成本。
2. 容忍功率损耗:不同的电感具有不同的功率损耗特性。
在选择时,需要根据电路的功率需求和效率要求来确定合适的容忍功率损耗。
3. 最大电流:电感的最大电流是指电感能够承受的最大电流值。
在选择时,需要根据电路的工作电流来确定合适的最大电流。
五、考虑其它因素除了上述参数外,还有一些其他因素需要考虑:1. 尺寸和重量:根据电路的空间限制和重量要求,选择适合的电感尺寸和重量。
2. 成本:根据预算确定合适的电感。
3. 可靠性:选择可靠性较高的品牌和供应商。
六、参考实例以下是一些常见应用场景下的电感选择建议:1. 高频应用:对于高频应用,建议选择高频电感,具有较低的内阻和较小的耦合电容。
如何选择合适的电感值电感是电子电路中常用的一种被动元件,它具有存储和传输能量的特性。
在电路设计和应用中,选择合适的电感值非常重要。
本文将介绍如何选择合适的电感值,并给出一些建议。
1. 了解电感的基本原理在选择电感值之前,我们需要了解电感的基本原理。
电感的主要作用是通过电流的变化产生磁场,从而储存能量;同时,它还可以阻碍电流的快速变化。
电感的单位是亨利(H),常见的电感值有微亨(μH)和毫亨(mH)。
2. 确定电路的要求在选择电感值之前,需要确定电路的要求。
不同的电路和应用对电感的要求不同。
比如,电源滤波电路需要较大的电感值来滤除高频噪音;反馈电路需要稳定的电感值来保持电流平衡。
3. 考虑电感的频率响应电感的频率响应是选择合适电感值的关键因素之一。
电感的频率响应决定了在不同频率下的电感性能。
一般来说,电感在低频时其阻抗较大,在高频时其阻抗较小。
因此,在选择电感值时,需要考虑电路工作频率范围,以确保电感能够满足要求。
4. 考虑电感的电流容量电感的电流容量是指电感能够承受的最大电流值。
在选择电感值时,需要根据电路中的最大电流来确定电感的电流容量。
如果电感的电流容量不足,将会导致电感的过热甚至损坏。
5. 参考相关设计指南和数据手册在选择电感值时,可以参考相关的设计指南和数据手册。
这些资料中通常有详细的电感参数和选择建议,可以帮助我们快速找到合适的电感值。
6. 考虑物理尺寸和成本除了电路要求外,物理尺寸和成本也是选择电感值时需要考虑的因素。
大型的电感通常具有较高的电感值,适用于高功率应用;而小型的电感适用于小型电子设备。
此外,电感的成本也会因电感值的不同而有所差异。
7. 参考类似设计和经验在选择电感值时,还可以参考类似的设计和经验。
关注电子领域的论坛、社区和专业网站,了解其他工程师的实际设计案例和经验分享。
这些经验可以帮助我们更好地选择合适的电感值。
总结:选择合适的电感值是电子电路设计中十分重要的一环。
通过了解电感的基本原理、确定电路的要求、考虑电感的频率响应和电流容量,并参考相关设计指南和数据手册,我们可以选择到合适的电感值。
电感讲解及选取技巧电感是电路中常用的电子元件之一,它主要用于储存和传递电能。
通过电感产生的磁通量产生的感应电动势,可以使电感具有储存能量的特性。
在实际应用中,电感有多种类型和参数,选取适合的电感对电路性能至关重要。
下面将介绍电感的基本原理、常见类型以及选取技巧。
一、电感的基本原理电感是利用线圈(或绕组)中的电流通过线圈产生的磁通量产生的感应电动势来储存和传递电能。
根据法拉第电磁感应定律,当通过线圈的电流发生变化时,会在线圈中产生感应电动势,这个感应电动势会阻碍电流的变化。
简而言之,电感通过存储磁场能量来储存和传递电能。
二、电感的类型1.铁芯电感:线圈绕在铁芯上,用来增加磁通量和电感值。
铁芯电感具有较高的能量储存和较小的尺寸,适用于高能量要求的应用。
2.空心电感:无铁芯,由线圈直接绕在空心线圈上。
空心电感具有较小的电感值,适合低能量应用。
3.自支撑电感:无铁芯,线圈绕在一起并连接,形成自支撑结构。
自支撑电感具有较高的电感值和自阻抗,适合高频应用。
三、电感的选取技巧1.电感值的选取:根据电路要求和电感器的特性来选择合适的电感值。
一般来说,大电感值可用于低频电路和能量储存,小电感值可用于高频电路和信号传输。
在选择电感值时,还要考虑电感器的容忍电流和最大磁通量等参数。
2.额定电流的选取:根据电路设计的最大电流来选择合适的额定电流。
电感器的额定电流是指在额定条件下能稳定工作的电感器。
过大或者过小的额定电流都可能导致电感器失效或电容上升温度过高。
3.尺寸和封装:根据实际应用的空间限制和布局要求来选择合适的尺寸和封装形式。
电感器的尺寸和封装形式会对电感值、电容和自阻抗等参数产生影响。
4.频率特性和损耗:根据电路工作频率和损耗要求来选择合适的电感器。
电感器的频率特性和损耗会对电路性能产生影响,所以需要在选取时进行合理的考虑。
5.价格和供应:根据预算和可获得的供应来选择合适的电感器。
不同品牌和型号的电感器价格可能会有很大差异,同时是否能够长期供应也是选取时需要考虑的因素之一综上所述,电感作为一种常见的电子元件,在电路中起着重要的作用。
电感的应用及选型电感,从工艺技术上,领先的基本上是三大日系厂商:TDK、Murata、Taiyo Yuden。
这三家的产品线完整,基本上可以满足大多数需求。
三家都有相应的选型软件,有电感、电容等所有系列的产品及相关参数曲线。
在电路设计中,电感主要有三大类应用:·功率电感:主要用于电压转换,常用的DCDC电路都要使用功率电感;·去耦电感:主要用于滤除电源线或信号线上的噪声,EMC工程师应该熟悉;·高频电感:主要用于射频电路,实现偏置、匹配、滤波等电路。
功率电感功率电感通常用于DCDC电路中,通过积累并释放能量来保持连续的电流。
功率电感大都是绕线电感,可以提高大电流、高电感;多层片状功率电感也越来越多,通常电感值和电流都较低,优点是成本较低、体积超小,在手机等空间限制较大的产品中有较多应用。
功率电感需要根据所选的DCDC芯片来选型。
电感值通常应使用DCDC芯片规格书推荐的电感值;电感值越大,纹波越小,但尺寸会变大;通常提高开关频率,可以使用小电感,但开关频率提高会增加系统损耗,降低效率;额定电流功率电感一般有两个额定电流,即温升电流和饱和电流;当电感有电流通过的时候,由于损耗的存在,电感发热而产生温升,电流越大,温升越大;在额定的温度范围内,允许的最大电流即为温升电流。
增加磁芯的磁导率,可以提高电感值,通常使用铁磁性材料做磁芯。
铁磁性材料存在磁饱和现象,即当磁场强度超过一定值时,磁感应强度不在增加,即磁导率下降了,也就是电感下降了。
在额定电感值范围内,允许的最大电流即为饱和电流。
磁滞回线:磁性材料-------铁氧磁体,比重计,多孔性材料密度仪,液体密度计,固体颗粒体积测试仪,磁性材料密度仪。
通常对DCDC电路设计,要计算峰值(PEAK)电流和均方根(RMS)电流,通常规格书中会给出计算公式。
温升电流是对电感热效应的评估,根据焦耳定律,热效应需要考虑一段时间内的电流对时间的积分;选择电感时,设计RMS电流不能超过电感温升电流。
如何正确选择电路中的电感器电感器是电路中常见的元件之一,它可以存储电能,并且在电路的稳定性和性能调节中起到关键作用。
正确选择电路中的电感器对电路的工作效果和可靠性有着重要影响。
本文将介绍如何正确选择电路中的电感器,包括选择适当的电感器参数、考虑电感器的损耗和温度特性、工作频率范围的选择等。
一、选择适当的电感器参数在选择电感器时,首先需要了解电感器的一些基本参数。
最常见的参数是电感值(单位为亨利)和额定电流(单位为安培)。
在实际应用中,根据不同的电路需求,需要根据电路的工作电流和所需的电感大小来选取合适的电感器。
通常来说,电感值应该略大于电路所需的电感大小,以确保电路的稳定性和性能。
其次,还需要考虑电感器的阻值。
电感器由于自身导线的电阻会引入一定的能量损耗,导致电感器的有效电感降低。
因此,在选择电感器时,需要注意电感器的阻值。
一般来说,阻值越小,电感器的效果越好。
而高阻值电感器则会引入额外的能量损耗,影响电路的性能。
此外,还需要考虑电感器的容差。
电感器的容差是指其实际电感值与标称电感值之间的差异。
对于一些对电感值有较高要求的电路,需要选择容差较小的电感器,以确保电路的精度和稳定性。
二、考虑电感器的损耗和温度特性电感器除了具有一定的电感值和阻值外,还会引入一定的损耗。
在实际应用中,这种损耗会导致电感器发热,进而影响电路的性能。
因此,在选择电感器时,需要特别关注电感器的损耗和温度特性。
一般来说,电感器的损耗主要包括两种类型:铁损和电阻损耗。
铁损是指由于电感器芯材对磁场的反应而引起的损耗,而电阻损耗则是由于电感器自身导线的电阻而引起的损耗。
在选择电感器时,需要根据具体应用场景来判断哪种损耗对电路影响更大,并选择相应的电感器。
此外,电感器的温度特性也需要考虑。
电感器的电感值和阻值随着温度的变化而变化,这可能会对电路的工作稳定性产生影响。
因此,在选择电感器时,需要综合考虑其温度特性,确保电路在不同温度下都能正常工作。
如何选择合适的电感电感是一种常见的电子元件,广泛应用于各种电路中。
选择合适的电感对于电路的性能和稳定性至关重要。
本文将详细介绍如何选择合适的电感。
一、了解电感的基本概念在选择合适的电感之前,我们首先要了解电感的基本概念和工作原理。
电感是指电流变化时,由于自感现象而产生的电磁感应现象。
它可以将变化的电流转化为磁场储存起来,然后再将储存的能量释放出来。
二、确定电感的工作频率范围电感的工作频率范围是选择合适电感的首要考虑因素。
不同类型的电感适用于不同范围的频率。
例如,铁氧体电感适用于高频范围,而铜线电感适用于中频范围。
因此,在选择电感时,我们需要明确电路的工作频率,并选择相应的电感类型。
三、考虑电感的电流容量电流容量也是选择电感的重要因素之一。
电感的电流容量决定了其在电路中所能承受的最大电流。
如果电感的电流容量小于电路中所需的电流,电感可能会过载,导致电感损坏或电路故障。
因此,在选择电感时,我们需要根据电路中的最大电流需求来确定电感的电流容量。
四、考虑电感的尺寸和重量电感的尺寸和重量也是选择合适电感时需要考虑的因素。
不同尺寸和重量的电感适用于不同的应用场景。
对于空间受限的电路,我们需要选择小尺寸、轻量级的电感。
而对于要求较高的功率传输电路,我们可能需要选择尺寸较大、重量较重的电感。
因此,在选择电感时,我们需要根据实际应用场景来确定电感的尺寸和重量。
五、了解电感的材料和结构电感的材料和结构也会对其性能产生影响。
常见的电感材料包括铁氧体、铜线等。
不同的材料具有不同的磁导率和电阻特性,因此会影响电感的效率和损耗。
此外,电感的结构也会影响其自感特性和磁场耦合效应。
了解电感的材料和结构有助于我们选择符合需求的电感。
六、考虑电感的质量和价格电感的质量和价格也是选择电感时需要综合考虑的因素。
质量较好的电感通常具有较低的电阻和较高的自感,从而能够提供更好的性能。
然而,高质量的电感通常价格也较高。
因此,在选择电感时,我们需要根据实际需求平衡质量和价格。
如何为开关电源选择合适的电感完整版This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020如何为开关电源选择合适的电感中心议题:电感的特点降压型开关电源的电感选择升压型开关电源的电感选择解决方案:计算降压型开关电源的电感值计算升压型开关电源的电感值电感是开关电源中常用的元件,由于它的电流、电压相位不同,所以理论上损耗为零。
电感常为储能元件,也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上,用来平滑电流。
电感也被称为扼流圈,特点是流过其上的电流有“很大的惯性”。
换句话说,由于磁通连续特性,电感上的电流必须是连续的,否则将会产生很大的电压尖峰。
电感为磁性元件,自然有磁饱和的问题。
有的应用允许电感饱和,有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和,也有的应用不允许电感出现饱和,这要求在具体线路中进行区分。
大多数情况下,电感工作在“线性区”,此时电感值为一常数,不随着端电压与电流而变化。
但是,开关电源存在一个不可忽视的问题,即电感的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数),一个是不可避免的绕线电阻,另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式杂散电容。
杂散电容在低频时影响不大,但随频率的提高而渐显出来,当频率高到某个值以上时,电感也许变成电容特性了。
如果将杂散电容“集中”为一个电容,则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。
当分析电感在线路中的工作状况或者绘制电压电流波形图时,不妨考虑下面几个特点:1.当电感L中有电流I流过时,电感储存的能量为:E=0.5×L×I2(1)2.在一个开关周期中,电感电流的变化(纹波电流峰峰值)与电感两端电压的关系为:V=(L×di)/dt(2)由此可看出,纹波电流的大小跟电感值有关。
3.就像电容有充、放电电流一样,电感器也有充、放电电压过程。
电容上的电压与电流的积分(安·秒)成正比,电感上的电流与电压的积分(伏·秒)成正比。
dcdc选电感参数电感值的选择电感值是决定 DC-DC 转换器性能的关键因素之一。
它影响着输出电压纹波、转换效率和瞬态响应。
影响电感值选择的因素开关频率 (fsw):开关频率越高,所需的电感值越小。
输出电流 (Io):输出电流越大,所需的电感值越大。
允许的输出电压纹波 (Vr):允许的输出电压纹波越小,所需的电感值越大。
电感器的最大电流额定值 (Ir):电感器的最大电流额定值必须大于输出电流。
计算电感值电感值可以通过以下公式计算:```L = (Vr Vout) / (2 fsw Io Ir) ```其中:L 为电感值Vr 为允许的输出电压纹波Vout 为输出电压fsw 为开关频率Io 为输出电流Ir 为电感器的最大电流额定值选择电感器的类型常见用于 DC-DC 转换器的电感器类型包括:铁氧体电感器:高磁导率,低损耗,成本低。
铁粉电感器:磁导率较低,但具有更高的饱和电流容量。
绕线电感器:具有高品质因数和低分布电容,但成本较高。
其他考虑因素除了电感值外,选择电感时还应考虑以下因素:尺寸和封装:电感器的尺寸和封装应与电路板布局兼容。
温度稳定性:电感器的电感值应在工作温度范围内保持稳定。
屏蔽:屏蔽电感器可以减少电磁干扰 (EMI)。
成本:电感器的成本应在预算范围内。
步骤总结选择 DC-DC 转换器电感的步骤总结如下:1. 确定允许的输出电压纹波、输出电流和开关频率。
2. 使用公式计算所需的电感值。
3. 选择满足所需电感值和电流额定值的电感器类型。
4. 考虑尺寸、温度稳定性、屏蔽和成本等其他因素。
5. 根据这些因素选择最合适的电感器。
电感选型导言电感器是一种用于储存和释放磁场能量的被动电子元件。
它通常由线圈或线圈组成,可以用于过滤、调节和稳定电路中的电流和电压。
在电子设计中,电感的选型至关重要,因为不同的应用需要不同的电感器特性。
本文将介绍电感选型的一些关键因素和常见的选型方法。
1. 电感器基础知识在选择电感器之前,首先要了解电感器的基本参数和特性,这将有助于我们正确选择适用于特定应用的电感器。
1.1 电感器的参数电感值(Inductance)是电感器最重要的参数,它表示电感器对电流变化的响应能力。
单位为亨利(H),通常在微亨级别(μH)或毫亨级别(mH)。
电阻值(Resistance)表示电感器本身的电阻,单位为欧姆(Ω)。
它由电感器线圈的材料和几何尺寸决定。
最大电流(Maximum Current)是电感器可以承受的最大电流。
超过这个值可能导致电感器烧毁。
1.2 电感器的特性自感性(Self-Inductance)是电感器对自身电流变化的响应能力。
它导致电感器抵抗电流变化的倾向。
互感性(Mutual Inductance)是电感器之间相互影响的能力。
当两个或多个电感器靠近时,它们之间会产生电感互感效应。
2. 电感器的选型方法选择合适的电感器需要考虑以下几个关键因素:2.1. 电感值的选取根据电路的要求,选择合适的电感值非常重要。
过小的电感值可能导致电流波动过大,而过大的电感值可能导致电感器体积过大。
一般来说,根据电路的工作频率,选择电感器的电感值,通常可以在电感器的规格书中找到相关信息。
2.2. 电流和电压限制电感器需要能够承受电路中的最大电流和电压。
因此,在选型过程中,需要确保所选的电感器能够满足电路的最大电流和电压要求。
这些参数通常可以在电感器的规格书中找到。
2.3. 电感器的尺寸和重量电感器的尺寸和重量对于某些应用非常重要。
在空间有限的情况下,需要选择体积小且重量轻的电感器。
通常情况下,电感器的尺寸和重量与电感器的电感值和材料有关。
如何选择适合的电感器电感器作为一种被广泛应用于电子电路中的 passives 元件,起到了变压、滤波、限流等重要作用。
它在工业控制、通信、电源和电子仪器等领域具有广泛的应用。
然而,在市场上存在着各种类型和规格的电感器,如何选择适合自己需求的电感器成为了一个不容忽视的问题。
本文将为读者介绍如何选择适合的电感器。
1. 确定应用场景在选择适合的电感器之前,首先要明确电感器的应用场景。
根据不同的应用场景,电感器的性能参数和规格要求也会有所不同。
例如,在高频电路中,要求电感器具有较低的内阻和较高的自谐振频率;在电源滤波电路中,要求电感器具有较大的电感值和较低的直流电阻。
2. 确定电感值电感值是选择电感器时的一个重要参数。
不同电路中对电感值的需求也是不同的。
一般来说,大电感值适用于低频应用,小电感值适用于高频应用。
根据具体的应用需求,结合电路的特性和要求,选择合适的电感值。
3. 选择合适的电感器类型常见的电感器类型有铁磁性电感器和非铁磁性电感器。
铁磁性电感器主要用于低频应用,如电感电源等;非铁磁性电感器主要用于高频应用,如无线通信等。
根据具体应用场景和要求,选择合适的电感器类型。
4. 注意电感器的封装形式电感器的封装形式也是选择合适电感器的一个重要因素。
常见的电感器封装形式有片式电感、贴片电感、插件电感等。
根据电路板的尺寸要求和组装工艺,选择适合的电感器封装形式。
5. 考虑电感器的频率特性电感器的频率特性是选择合适电感器时需要考虑的另一个重要因素。
电感器的频率特性决定了它在特定频段内的响应能力。
在选择电感器时,要根据具体应用场景和频率要求,选择具有良好频率特性的电感器。
综上所述,选择适合的电感器需要根据应用场景、电感值、电感器类型、封装形式和频率特性等多个因素综合考虑。
通过合理的选择,可以满足电路的要求,提高电子设备的性能。
希望本文能对读者在选择适合的电感器时提供一些参考。
如何为开关电源选择合适的电感完整版标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]如何为开关电源选择合适的电感中心议题:电感的特点降压型开关电源的电感选择升压型开关电源的电感选择解决方案:计算降压型开关电源的电感值计算升压型开关电源的电感值电感是开关电源中常用的元件,由于它的电流、电压相位不同,所以理论上损耗为零。
电感常为储能元件,也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上,用来平滑电流。
电感也被称为扼流圈,特点是流过其上的电流有“很大的惯性”。
换句话说,由于磁通连续特性,电感上的电流必须是连续的,否则将会产生很大的电压尖峰。
电感为磁性元件,自然有磁饱和的问题。
有的应用允许电感饱和,有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和,也有的应用不允许电感出现饱和,这要求在具体线路中进行区分。
大多数情况下,电感工作在“线性区”,此时电感值为一常数,不随着端电压与电流而变化。
但是,开关电源存在一个不可忽视的问题,即电感的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数),一个是不可避免的绕线电阻,另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式杂散电容。
杂散电容在低频时影响不大,但随频率的提高而渐显出来,当频率高到某个值以上时,电感也许变成电容特性了。
如果将杂散电容“集中”为一个电容,则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。
当分析电感在线路中的工作状况或者绘制电压电流波形图时,不妨考虑下面几个特点:1.当电感L中有电流I流过时,电感储存的能量为:E=0.5×L×I2(1)2.在一个开关周期中,电感电流的变化(纹波电流峰峰值)与电感两端电压的关系为:V=(L×di)/dt(2)由此可看出,纹波电流的大小跟电感值有关。
3.就像电容有充、放电电流一样,电感器也有充、放电电压过程。
电容上的电压与电流的积分(安·秒)成正比,电感上的电流与电压的积分(伏·秒)成正比。
电源设计之电感选型一:电感主要参数意义DC-DC外围电感选型需要考虑以下几个参数:电感量L,自谐频率f0,内阻DCR,饱和电流Isat,有效电流Irms。
电感量L:L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。
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)。
内阻DCR:指电感的直流阻抗。
该内阻造成I2R的能量损耗,一方面造成DC-DC降低效率,同时也是导致电感发热的主要原因。
饱和电流Isat:通常指电感量下降30%时对应的DC电流值。
有效电流Irms:通常指是电感表面温度上升到40度时的等效电流值。
二:DC-DC电感选型步骤根据DC-DC的输入输出特性计算所需的最小电感量。
(对于电感量的计算,各DC-DC芯片手册上有明确的计算方法,请以手册为准,以下公式只是个举例说明)对于Buck型DC-DC,计算公式如下Lmin=【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irpp其中:Vinmax=maximum input voltage Vout=output voltagefsw=switching frequency Irpp=inductor peak-to-peak ripple current通常将Irpp控制在50%的输出额定电流Irate。
则上述公式变化如下:Lmin=2*【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irate对于Boost型DC—DC的Lmin电感计算公式如下:Lmin=2*【Vinmax*(1-Vinmax/Vout)】/Fsw*Irate之前还是工程师的时候,在做高密度贴装电源方案时,L1,L3电感选型为普通工字10uH贴片电感,EMC测试余量不足,后面不停调整电路,效果均不理想;后来深圳电感厂商Tcccoil的工程师建议改用屏蔽电感(一体电感),解决了EMC问题.一体成型电感从性能到价格方面是真的能替代传统电感呢,师兄弟们都觉得,一体成型电感工艺比一般的电感要复杂,生产成本较高,价格贵。
如何选择合适的电源电感电源电感是电子设备中扮演重要角色的元件之一。
它的作用是存储和释放电能,稳定电流和电压的输出,以保证设备的正常运行。
在选择合适的电源电感时,我们需要考虑一系列的因素,包括电感值、耐电流能力、品质因素等。
本文将介绍如何选择合适的电源电感,并提供一些建议。
1.电感值的选择电感值是电源电感的一个重要参数,它决定了电感的存储能量大小。
在选择电感值时,我们需要根据电源的输入输出电流和电压来判断。
通常情况下,大功率应用需要较大的电感值,以存储更多的电能,从而稳定电流和电压。
而对于小功率应用,电感值可以选择较小的,以满足设备的要求。
2.耐电流能力的考虑耐电流能力是电源电感的另一个重要参数。
它决定了电感能够承受的最大电流值。
在选择电源电感时,我们需要根据电源的最大输出电流来判断耐电流能力。
通常情况下,耐电流能力应大于电源的最大输出电流,以确保电感能够正常工作并不会受损。
3.品质因素的重视品质因素是选择电源电感时需要重视的因素之一。
良好的品质可以保证电感的性能稳定,延长使用寿命。
在选择电源电感时,我们可以参考一些品质保证方面的指标,例如厂商声誉、产品认证等。
此外,了解其他用户的使用评价也可以提供有价值的参考。
4.尺寸和包装形式的选择在实际应用中,电源电感的尺寸和包装形式也需要考虑。
尺寸的选择应根据设备的空间限制来判断,以确保电感能够合理安装。
而包装形式的选择应根据设备的要求和环境条件来判断,以保证电感的可靠性。
5.温度特性的评估电源电感在工作时会产生一定的热量。
因此,温度特性的评估也是选择电源电感时需要考虑的因素之一。
在选择电感时,我们需要了解其温度特性参数,例如最高工作温度和温升等。
这些参数可以帮助我们判断电感在不同温度环境下的性能是否能满足要求。
综上所述,选择合适的电源电感需要综合考虑多个因素,包括电感值、耐电流能力、品质因素、尺寸和包装形式、以及温度特性等。
只有根据实际需求和设备要求,综合评估这些因素,才能选择到最合适的电源电感,以保证设备的正常运行。
电路电感的选择与应用如何选择合适的电感值和类型电路电感的选择与应用电感是电子电路中常见的被动元件之一,广泛应用于各种电路中。
正确选择合适的电感值和类型对电路性能的稳定性和可靠性至关重要。
本文将介绍如何选择合适的电感值和类型,并探讨电感在电路中的应用。
一、电感的基本概念和作用原理电感是指载流线圈或线圈产生的自感现象。
当电流通过线圈时,会在线圈周围产生磁场,进而自感现象就会出现。
电感的作用是在电路中提供阻抗,抵抗电流的变化,调整电路中的信号频率。
二、选择合适的电感值1. 了解电路所需的电感值范围:根据电路的设计要求,明确所需的电感值范围。
不同的电路对电感值的要求不同,需要根据具体的电路参数和系统需求来选择合适的电感值。
2. 考虑线圈的材料和尺寸:线圈的材料和尺寸会直接影响电感值。
常见的线圈材料有铁氧体、铁氧化锌、铁氧化钡等。
尺寸包括线圈的导线长度、直径和线圈的层数等。
根据具体的应用场景选择合适的线圈材料和尺寸,以满足电感值的要求。
3. 考虑电路频率:不同频率下,电感对电流的响应也不同。
因此,在选择电感值时要考虑所使用电路的频率范围。
一般来说,较高频率的电路需要使用较小的电感值,而较低频率的电路则需要较大的电感值。
三、选择合适的电感类型1. 有线电感:有线电感通过线圈上的线圈反应电压变化来实现电感效果。
这种电感在低频电路中应用广泛,具有较高的电感值和良好的电容性。
2. 铁芯电感:铁芯电感通过在线圈中引入铁芯来增强磁场效应。
这种电感常用于高频电路中,具有较小的电感值和较高的电感效果。
3. 多层电感:多层电感是将多个线圈叠加在一起,以增加电感值。
这种电感常用于需要较大电感值的电路中。
4. 陶瓷电感:陶瓷电感利用陶瓷材料的特性来实现电感效果。
这种电感被广泛应用于高频电路和射频电路中,具有较小的尺寸和较高的电感效果。
四、电感在电路中的应用1. 滤波器:电感可以组成滤波器电路,用于抑制噪声和滤除杂散信号,保证信号的纯净性。
如何为便携式系统选择电容和电感元件选择电感为便携式电源应用选择电感,需要考虑的最重要的三点是:尺寸大小、尺寸大小,第三还是尺寸大小。
移动电话的电路板面积十分紧俏珍贵,随着MP3 播放器、电视和视频等各种功能被增加到电话中时,尤其如此。
功能增加也将增加电池的电流消耗量。
因此,以前一直由线性调节器供电或直接连接到电池上的模块需要效率更高的解决方案。
实现更高效率解决方案的第一步是采用磁性降压转换器。
正如其名称所暗示的,这时需要一个电感。
电感的主要规格除尺寸大小外,还有开关频率下的电感值、线圈的直流阻抗(DCR)、额定饱和电流、额定rms电流、交流阻抗(ESR)以及Q因子。
根据应用的不同,电感类型的选择――屏蔽式或非屏蔽式――也是很重要的。
类似于电容中的直流偏置,厂商A的2.2μH电感可能与厂商B的完全不同。
在相关温度范围内电感值与直流电流的关系是一条非常重要的曲线,必需向厂商索取。
在这条曲线上可以查到额定饱和电流(ISAT)。
ISAT一般定义为电感值降量为额定值的30%时的直流电流。
某些电感生产商没有规定ISAT。
他们可能之给出了温度高于环境温度40 ?C时的直流电流。
DCR引起传导损耗,在输出电流较高时影响效率。
ESR随工作频率的提高而增加,在输出电流较小时影响占主导地位的开关损耗。
ESR与Q因子成正比。
相同频率下,低ESR 电感的Q因子更高。
在电感满足所有其它规格时,为什么系统设计人员还应考虑ESR和Q因子呢?当开关频率超过2MHz时,必需格外关注电感的交流损耗。
规格说明书中列出比较的不同厂商的电感的ISAT和DCR在开关频率下可能有极为不同的交流阻抗,导致轻负载下显著的效率差异。
这一点对提高便携式电源系统中电池的寿命至为重要,因为系统大部分的时间是处于睡眠、待机或低功率模式下的。
由于电感生产厂商很少提供ESR和Q因子信息,设计人员应该主动向他们索取。
厂商给出的电感与电流关系也往往只限于25 ?C,故应该索取工作温度范围内的相关数据。
DCDC如何选择电感与电容(超实用、经典)使用DC/DC转换器主要是为了提高效率。
很多设计都要求将电池电压转换成较低的供电电压,尽管采用线性稳压器即可实现这一转换,但它并不能达到基于开关稳压器设计的高效率。
本文将介绍设计工程师在权衡解决方案的占用空间、性能以及成本时必须要面对的常见问题。
大信号与小信号响应开关转换器采用非常复杂的稳压方法保持重/轻负载时的高效率。
现在的CPU内核电源要求稳压器提供快速而通畅的大信号响应。
例如,当处理器从空闲模式切换至全速工作模式时,内核吸收的电流会从几十微安很快地上升到数百毫安。
随着负载条件变化,环路会迅速响应新的要求,以便将电压控制在稳压限制范围之内。
负载变化幅度和速率决定环路响应是大信号响应还是小信号响应。
我们可根据稳态工作点定义小信号参数。
因此,我们一般将低于稳态工作点10%的变化称为小信号变化。
实际上,误差放大器处于压摆范围(slew limit)内,由于负载瞬态发生速度超过误差放大器的响应速度,放大器并不控制环路,所以,在电感器电流达到要求之前,由输出电容器满足瞬态电流要求。
大信号响应会暂时使环路停止工作。
不过,在进入和退出大信号响应之前,环路必须提供良好的响应。
环路带宽越高,负载瞬态响应速度就越快。
从小信号角度来看,尽管稳压环路可以提供足够的增益和相位裕度,但是开关转换器在线路或负载瞬态期间仍然可能出现不稳定状态和振铃现象。
在选择外部元件时,电源设计工程师应意识到这些局限性,否则其设计就有可能遇到麻烦。
电感器选型以图1所示的基本降压稳压器为例,说明电感器的选型。
以TPS6220x为例,对大多数应用而言,电感器的电感值范围为4.7uH~10uH。
电感值的选择取决于期望的纹波电流。
一般建议纹波电流应低于平均电感电流的20%。
如等式1所示,较高的VIN或VOUT也会增加纹波电流。
电感器当然必须能够在不造成磁芯饱和(意味着电感损失)情况下处理峰值开关电流。
以增加输出电压纹波为代价,使用低值电感器便可提高输出电流变化速度,从而改善转换器的负载瞬态响应。
电源上的功率电感选型,硬件开发重文推出关于电源上的功率电感的选型先看示例上的细节,前面的LED升压电路的电感用了10uH、2520尺寸,电疗仪用了1mH、1210尺寸,20V转5V用了4.7uH、6028尺寸,骁龙CPU用了1uH、2520尺寸。
感值相差很大,尺寸相差也很大,如何来选择电感的规格呢?如果用升压或者降压芯片,芯片会有参考值,大致围绕参考值来选即可。
如果没有,要根据开关频率和工作电流来选择。
开关频率决定电感的感值,工作电流决定电感的尺寸。
电感的感值主要和开关频率有关系,频率高了,就可以用小感值的,频率低了就要用大的。
例如LED升压芯片的开关频率在1.5MHz左右,推荐选择10uH-22uH的电感。
电疗仪是用单片机的IO口做开关的,频率只有10KHz 级别,选择了1mH的超大感值的电感。
骁龙410的PMU的开关频率有20MHz,选择了1uH的小电感。
如果电感小,很快就把电流充满了,所以需要更快的开关频率。
如果电感大,需要比较长的时间才能把电流充满,开关频率就要低。
电感的尺寸和工作电流关系很大,大电流用大尺寸的,小电流用小尺寸的。
例如上面例子里的电疗仪的1mH电感只有1210的尺寸,还没有1uH 2520的一半大。
这是因为电疗仪虽然电压高,但是电流只有微安级别(大了就要电死人了),因此电感不需要通过大电流,也就不需要大尺寸的了。
再比如20V转5V的4.7uH,因为感值比较高,工作电流特别大,所以用了6028的超大尺寸的。
除此之外,还有决定发热量的DCR,小电流情况下不用关注,大电流下就需要关注其发热了。
例如20V转5V的那个例子,5V是给系统供电的,电流可以超过2A,所以要选大号的,DCR比较小的,减少电感的发热。
低功耗电源的电感选择
超低功率或者超高功率开关电源稳压器的电感,并不象一般开关电源那样容易选择。
目前常规的电感都是为一些主流设计所制造,并不能很好地满足一些特殊设计。
本文主要讨论超低功率、超高效率Buck电路的电感选择问题。
典型应用实例就是小体积电池长时间供电设备。
在这种电路中,让工程师感到棘手的问题主要是电池容量(成本与体积)与Buck电路体积、效率之间的矛盾。
为了减小开关电源的体积,最好选择尽可能高的开关频率。
但是开关损耗以及输出电感的损耗会随着开关频率的提高而增大,而且很有可能成为影响效率的主要因素,正是这些矛盾大大提高了电路设计的难度。
Buck电路的电感要求
对工程师而言,铁磁性元件(电感)可能是最早接触的非线性器件。
但是根据制造商提供的数据,很难预测电感在高频时的损耗。
因为制造商通常只提供诸如开路电感、工作电流、饱和电流、直流电阻以及自激频率等参数。
对于大部分开关电源设计来说,这些参数已经足够了,并且根据这些参数选择合适的电感也非常容易。
但是,对于超低电流、超高频率开关电源来说,电感磁芯的非线性参数对频率非常敏感,其次,频率也决定了线圈损耗。
对于普通开关电源,相对于直流I2R损耗来说,磁芯损耗几乎可以忽略不计。
所以通常情况下,除了“自激频率“这个与频率有关的参数外,电感几乎没有其他与频率相关的参数。
但是,对于超低功率、超高频率系统(电池供电设备),这些高频损耗(磁芯损耗和线圈损耗)通常会远远大于直流损耗。
线圈损耗包括直流I2R损耗和交流损耗。
其中,交流损耗主要是由于趋肤效应和邻近效应所导致。
趋肤效应是指随着频率的提高移动的电荷越来越趋于导体表面流动,相当于减小了导体导电的横截面积,提高了交流阻抗。
比如:在2MHz频率,导体导电深度(从导体表面垂直向下)大概只有0.00464厘米。
这就导致电流密度降低到原来的1/e (大概0.37)。
邻近效应是指电流在电感相邻导线所产生的磁场会互相影响,从而导致所谓的“拥挤电流”,也会提高交流阻抗。
对于趋肤效应,可以通过多芯电线(同一根导线内含多根细导线)适度缓解。
对于那些交流电流纹波远小于直流电流的电路,多芯电线可以有效降低电感的总损耗。
磁芯损耗主要是由于磁滞现象以及磁芯内部传导率或其他非线性参数的互感产生。
在Buck拓扑结构中,第一象限的B-H磁滞回线对磁芯损耗影响最大。
在第一象限这个局部图中,磁滞回线显示了电感从初始电感量过渡到峰值电感量再回到初始电感量的过程。
如果开关电源稳定工作在不连续状态,磁滞回线会从剩余电感量(Br)过渡到峰值电感量(参考图1)。
如果开关电源工作在连续状态,那么磁滞回线将会从直流偏置点上升到曲线峰值,再回到直流偏置点。
通过实验可以确定磁滞回线的精确曲线形状(基本上是椭圆曲线)。
图1 某Buck电路电感B-P磁滞回线
大部分磁芯由粉状磁性材料和陶瓷等粘合材料构成。
一个未使用过的磁芯可以简单地想象成由一层薄薄的粘合材料包裹、彼此独立、具有随机方向性的大量磁针。
由于目前还没有能够很好解释磁芯损耗的统一模型,所以采用上述这个经验模型解释磁芯损耗,在本文最后的参考文献中有更深入的磁芯模型,供读者参考。
磁性方向近似的邻近磁针会互相影响,从而形成“联盟”。
虽然这些磁针由粘合材料包裹,物理上彼此独立,但它们之间的磁场是相互关联的。
我们称这些“联盟”为“单元”。
而单元的边界就是内部“联盟”与外部磁针的分割面。
在单元的边界外的磁针比较难与边界内的“联盟”联合。
我们称这些边界为“单元壁”,这个模型常用来解释磁芯的许多基本参数。
在对磁芯施加磁场时(对线圈施加电流),方向不同的单元相互之间相关联。
当足够强的电流形成外加磁场时,那些靠近线圈的单元所处的磁场更强,会首先形成联合(更大的单元)。
而此时处在深一层的单元还未受到磁场的影响。
联合起来的单元与未受到影响的单元之间的单元壁会在磁场的作用下,持续向磁芯中心移动。
如果线圈中的电流不撤销或翻转的话,整个磁芯都将会联合在一起。
整个磁芯的磁针联合在一起,我们称为“饱和”。
电感制造商给出的B-H磁滞回线正表示磁芯从被磁化的初始阶段到饱和阶段的过程。
如果将电流减弱,那么单元就会向自由的初始态转变,但是有些单元会继续保持联合的状态。
这种不完全的转化就是剩磁(可以在磁滞回线中看出)。
这种剩磁现象就会在下一次单元结合时体现为应力,导致磁芯损耗。
每个周期内的磁滞损耗为:
WH=mH×dI
式中积分为磁滞回线中的包罗面积,磁芯从初始电感量到峰值电感量,再回到初始电感量的整个过程。
而在开关频率为F时的能量损耗为:
PH = F×mH×dI
计算这些交流损耗看起来似乎容易。
但是在高频、中等通流密度下,情况将异常复杂。
每个电路都存在一些对磁芯损耗有影响的参数,而这些参数一般都很难量化。
比如:离散电容、pcb布局、驱动电压、
脉冲宽度、负载状态、输入输出电压等。
不幸的是,磁芯损耗受这些参数影响很严重。
每个磁芯材料都有能导致损耗的非线性电导率。
正是这个电导率,会由于外加磁场而在磁芯内部诱发会产生损耗“涡电流”。
在恒定磁通量下,磁芯损耗大致与频率n次方成正比。
其中指数n会随磁芯材料以及制造工艺不同而不同。
通常的电感制造商会通过磁芯损耗曲线拟合出经验的近似公式。
电感参数
磁感应强度B在正激开关电路中可以由下式表示:
Bpk = Eavg/(4×A×N×f)
式中Bpk为尖峰交流通流密度(Teslas);Eavg为每半周期平均交流电压;A为磁芯横截面积(平方米);N为线圈匝数;f为频率(赫兹)。
一般来讲,磁性材料制造商会评估磁芯的额定电感系数-AL。
通过AL可以很容易的计算出电感量。
L = N2AL
其中AL与磁性材料的掺杂度成正比,也与磁芯的横截面积除以磁路长度成正比。
磁芯的总损耗等于磁芯的体积乘以Bpk乘以频率,单位为瓦特/立方米。
其与制造材料与制造工艺息息相关。
磁芯损耗测试设备
测试电感性能的最有效方法就是将被测试电感放置在最终开关电源电路上,然后对此电路的效率进行测量。
但是,这种测试方法需要有最终电路,不易采用。
现在,有一种相对简单的测试方法,可以在设计开关电源前对电感的磁芯损耗进行测试(在其设定的开关频点上)。
首先,将磁芯串连放置在低损耗电容介质上(比如镀银云母)。
然后,用一系列共振模驱动。
其中介质的电容值需要与被测电感的开关频率一致。
最后采用网络分析仪来完成整个测试过程(信号发生器加上一个射频伏特计或者功率计也可以完成测试)。
在谐振点,低损耗的磁芯可以看成L-C共振回路。
此时损耗可以等效为一个纯阻元件(包括线圈损耗和磁芯损耗)。
在上面的测试设备中,端子A和R都连接着50Ω电阻。
此设备的开路(不包括电感)等效为150Ω负载的振荡器。
在网络分析仪上可以表示为:
20×Log(A/R) = 20×Log(50/150) = -9.54 dB
在这个测试电路中,谐振电容为2000pF,被测电感大概为2.5mH~2.8mH,测试频率为1kHz。
其中,磁性材料的渗透率是一个与频率有关的非线性函数,在更高的频点上,测试结果有可能不同。
磁芯损耗实验数据
一个相对磁导率为125mr的单层铁镍钼薄片磁芯,外围缠绕10/44的多芯电线16匝,另一个双层250掺杂度的镍铁钼磁粉芯,外围缠绕10/44 的多芯电线8匝。
电感量测试值分别为2.75mHy 和 2.78mHy。
第一个电感虽然是16匝,但是横截面积是第二个电感的一半。
在相同振幅信号的驱动下,这两个电感的损耗都很高。
等效电阻分别为360Ω 和300Ω。
相对的,另一个电感(2.5mHy)采用Micrometals公司的非常低的掺杂材料(羰基T25-6 ,相对磁导率为8.5)。
10/44多芯电线34匝。
在同样的驱动信号下,他的等效损耗电阻为22000Ω。
结语
对于低功耗开关电源的电感选取有许多特殊注意之处。
对于低功耗、高效率的开关电源设计,一般的器件资料或者选型表提供的参数是远远不够的。
通常的电感都是铁氧体磁芯(非低损耗材料),必将逐步在低功
率、高效率的应用中淘汰。
一种相对简单的电感损耗测试设备可以在设计的频点测试电感的损耗,对比不同电感的性能。
当设计需要选取低损耗电感时,应选取低掺杂度材料来获得低的磁场强度参数-B。
并选择低损耗的磁芯或考虑采用多芯电线。
并且,最好采用芯片公司推荐的磁性元件,或者向专业的磁材料专家请教,以便能够满足特定的需求。