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DC-DC电路设计技巧及器件选型原则1.概念：DC-DC指直流转直流电源（Direct Current）。
是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值得电能的装置。
如，通过一个转换器能将一个直流电压（5.0V）转换成其他的直流电压（1.5V或12.0V），我们称这个转换器为DC-DC转换器，或称之为开关电源或开关调整器。
DC-DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容器构成。
在讨论DC-DC转换器的性能时，如果单针对控制芯片，是不能判断其优劣的。
其外围电路的元器件特性，和基板的布线方式等，能改变电源电路的性能，因此，应进行综合判断。
DC-DC转换器的使用有利于简化电源电路设计，缩短研制周期，实现最佳指标等，被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。
具有可靠性高、系统升级容易等特点，电源模块的应用越来越广泛。
此外，DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。
在电路类型分类上属于斩波电路。
2.特点：其主要特点是效率高：与线性稳压器的LDO相比较，效率高是DCDC的显著优势。
通常效率在70%以上，效率高的可达到95%以上。
其次是适应电压范围宽。
A: 调制方式1: PFM（脉冲频率调制方式）开关脉冲宽度一定，通过改变脉冲输出的频率，使输出电压达到稳定。
PFM 控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。
2: PWM（脉冲宽度调制方式）开关脉冲的频率一定，通过改变脉冲输出宽度，使输出电压达到稳定。
PWM 控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。
B: 通常情况下，采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。
PWM的频率，PFM的占空比的选择方法。
PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。
一、元器件的选择1.DC-DC电源变换器的三个元器件1)开关：无论哪一种DC/DC变换器主回路使用的元件只是电子开关、电感、电容。
电子开关只有快速地开通、快速地关断这两种状态。
只有快速状态转换引起的损耗才小，目前使用的电子开关多是双极型晶体管、功率场效应管，逐步普及的有IGBT管，还有各种特性较好的新式的大功率开关元件。
2)电感：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，因此理论损耗为零。
电感常为储能元件，也常与电容公用在输入滤波器和输出滤波器上，用于平滑电流，也称它为扼流圈。
其特点是流过它上的电流有“很大的惯性”.换句话说，由于“磁通连续性”,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波。
电感为磁性元件，自然有磁饱和的问题，多数情况下，电感工作在线性区，此时电感值为一常数，不随端电压与流过的电流而变化。
但是，在开关电源中有一个不可忽视的问题，就是电感的绕线所引起的两个分布参数(或称寄生参数)的现象。
其一是绕线电阻，这是不可避免的;其二是分布式杂散电容，随绕线工艺、材料而定。
杂散电容在低频时影响不大，随频率提高而渐显出来，到一频率以上时，电感也许变成电容的特性了。
如果将杂散电容集成为一个，则从电感的等效电路可看出在一角频率后的电容性。
3)电容：电容是开关电源中常用的元件，它与电感一样也是储存电能和传递电能的元件。
但对频率的特性却刚好相反。
应用上，主要是“吸收”纹波，具平滑电压波形的作用。
实际上的电容并不是理想的元件。
电容器由于有介质、接点与引线，形成一个等效串联内电阻ESR.这种等效串联内电阻在开关电源中小信号控制上，以及输出纹波抑制的设计上，起着不可忽视的作用。
另外电容等效电路上有一个串联的电感，它在分析电路器滤波效果时非常重要。
有时加大电容值并不能使电压波形平直，就是因为这个串联寄生电感起着副作用。
电容的串联电阻与接点和引出线有关，也与电解液有关。
常见铝电解电容的成分为AL2O3,导电率比空气的大七倍，为了能提高电容量，把铝箔表面做成有规律的凸凹不平状，使氧化膜表面积加大，加入的电解液可在凸凹面上流动。
DC-DC升压和降压电路电感参数选择注：只有充分理解电感在DC-DC电路中发挥的作用，才能更优的设计DC-DC电路。
本文还包括对同步DC-DC及异步DC-DC概念的解释。
DC-DC电路电感的选择简介在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。
工程师不仅要选择电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线电阻，机械尺寸等等。
本文专注于解释：电感上的DC电流效应。
这也会为选择合适的电感提供必要的信息。
理解电感的功能电感常常被理解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L（C是其中的输出电容）。
虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。
在降压转换中（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。
在状态1过程中，电感会通过（高边“high-side”）MOSFET连接到输入电压。
在状态2过程中，电感连接到GND。
由于使用了这类的控制器，可以采用两种方式实现电感接地：通过二极管接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。
如果是后一种方式，转换器就称为“同步（synchronus）”方式。
现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。
在状态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。
对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。
相反，在状态2过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。
对于一个降压转换器，输出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。
我们利用电感上电压计算公式：V=L(dI/dt)因此，当电感上的电压为正时（状态1），电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（状态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。
根据上述的公式，我们可以计算出峰值电流：其中，ton是状态1的时间，T是开关周期（开关频率的倒数），DC为状态1的占空比。
DC/DC 电路中电感的选择在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。
工程师不仅要选择电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线电阻，机械尺寸等等。
本文专注与解释：电感上的DC电流效应。
这也会为选择合适的电感提供必要的信息。
理解电感的功能电感常常被理解为开关电源输出端中的LC 滤波电路中的L（C 是其中的输出电容）。
虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。
在降压转换中（Fairch ild 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GN D。
在状态1 过程中，电感会通过（高边“high-side”）MOSFET连接到输入电压。
在状态2 过程中，电感连接到G ND。
由于使用了这类的控制器，可以采用两种方式实现电感接地：通过二极管接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。
如果是后一种方式，转换器就称为“同步（synchr onus）”方式。
现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。
在状态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。
对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。
相反，在状态2 过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。
对于一个降压转换器，输出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。
我们利用电感上电压计算公式：V=L(dI/dt)因此，当电感上的电压为正时（状态1），电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（状态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D C 电流加开关峰峰电流的一半。
dcdc电源电路基础知识DC/DC基本知识DC/DC是开关电源芯片。
开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。
其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。
开关电源可以用于升压和降压。
我们常用的DC-DC产品有两种。
一种为电荷泵（Charge Pump），一种为电感储能DC-DC转换器。
本文详细讲解了这两种DC/DC产品的相关知识。
目录一. 电荷泵1. 工作原理2. 倍压模式如何产生3. 电荷泵的效率4. 电荷泵的应用5. 电荷泵选用要点二. 电感式DC/DC1. 工作原理（BUCK）2. 整流二极管的选择3. 同步整流技术4. 电感器的选择5. 输入电容的选择6. 输出电容的选择7. BOOST 与BUCK的拓扑结构一. 电荷泵电荷泵为容性储能DC-DC产品，可以进行升压，也可以作为降压使用，还可以进行反压输出。
电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。
1. 工作原理电荷泵是通过外部一个快速充电电容（Flying Capacitor），内部以一定的频率进行开关，对电容进行充电，并且和输入电压一起，进行升压（或者降压）转换。
最后以恒压输出。
在芯片内部有负反馈电路，以保证输出电压的稳定，如上图Vout ，经R1,R2分压得到电压V2，与基准电压VREF做比较，经过误差放大器A，来控制充电电容的充电时间和充电电压，从而达到稳定值。
电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。
例如，它在1.5X或1X的模式下都可以运行。
当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的1.5倍的输出电压。
而当电池的电压较高时，电荷泵则在1X模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。
这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。
2. 倍压模式如何产生以1.5x mode为例讲解：电压转换分两个阶段完成。
dcdc电路电感rc滤波在电路设计中，电感和RC滤波器是常见的元件和电路。
本文将讨论关于DC-DC电路中电感和RC滤波器的相关内容。
一、电感的介绍1.1 电感的定义电感是一种能够储存电能的被动元件，它由一个或多个线圈组成。
当通过电感的电流发生变化时，电感会产生自感电动势，阻碍电流的变化。
1.2 电感的作用电感在电路中有多种用途。
首先，它可以用于构建振荡器和变压器，实现信号的传输和转换。
其次，电感还可以用作滤波器的基本元件，通过选择合适的电感数值和连接方式，有效抑制不需要的频率分量。
二、RC滤波器的介绍2.1 RC滤波器的组成RC滤波器由电阻（Resistor）和电容（Capacitor）两个元件组成。
电阻用于限制电流，电容则用来储存电能。
2.2 RC滤波器的工作原理在RC滤波器中，当输入信号经过电阻进入电容时，电容会储存电荷，并逐渐放电。
这个过程会对输入信号进行平滑处理，滤除高频部分，使输出信号变得更加稳定。
三、DC-DC电路中的电感和RC滤波器3.1 DC-DC电路的基本原理DC-DC电路用于将直流电压转换为不同的电压级别。
它主要由开关元件（如MOSFET）、电感和滤波电容组成。
3.2 电感在DC-DC电路中的作用在DC-DC电路中，电感起到了多个重要作用。
首先，电感可以储存电能，使得电路能够实现能量的转换和传输。
其次，电感可以实现电压和电流的隔离，提供稳定的输出，并减少电磁干扰。
3.3 RC滤波器在DC-DC电路中的应用RC滤波器在DC-DC电路中主要用于去除输出端的高频噪声。
通过选择合适的电容数值和电阻数值，可以实现对所需频率范围内的噪声进行滤除，使输出信号更加干净和稳定。
四、电感和RC滤波器的设计要点4.1 电感的选择在选择电感时，需考虑其电感值、额定电流和电流饱和等级。
这些参数的选择将直接影响电路的性能和稳定性。
4.2 RC滤波器的设计在设计RC滤波器时，需根据需要选择合适的电容和电阻数值。
深入剖析电感电流――DC/DC 电路中电感的选择原文：Fairchild Semiconductor AB-12： Insight into Inductor Current 翻译：frm（注：只有充分理解电感在DC/DC电路中发挥的作用，才能更优的设计DC/DC电路。
本文还包括对同步DC/DC及异步DC/DC概念的解释。
）简介在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。
工程师不仅要选择电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线电阻，机械尺寸等等。
本文专注于解释：电感上的DC电流效应。
这也会为选择合适的电感提供必要的信息。
理解电感的功能电感常常被理解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L（C是其中的输出电容）。
虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。
在降压转换中（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。
在状态1过程中，电感会通过（高边“high-side”）MOSFET连接到输入电压。
在状态2过程中，电感连接到GND。
由于使用了这类的控制器，可以采用两种方式实现电感接地：通过二极管接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。
如果是后一种方式，转换器就称为“同步（synchronus）”方式。
现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。
在状态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。
对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。
相反，在状态2过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。
对于一个降压转换器，输出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。
我们利用电感上电压计算公式：V=L(dI/dt)因此，当电感上的电压为正时（状态1），电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（状态2），电感上的电流就会减小。
BUCK电路电感选择和计算电感参数当导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与产生此磁通的电流成正比。
当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。
根据法拉弟电磁感应定律来分析，电感则是电流通过线圈产生的磁通量储存在铁心中存储能量（Φ=LI），当通过线圈的电流愈大时磁通量也相对愈大，即代表储存的能量越大。
如图1 中，开关导通时间段，电感L内的电流逐渐增加，当导通结束后，进入截止时间段，这时候由于L内的电流达到最大值，电感中的电流不能突变，所以，继续有电流流过，当截止时间结束后，电感中的电流达到最小值，重新开始新的周期。
电感就是通过这种在周期中的导通时间，将能量储存在磁场内，并在断开时将所储存的能量提供给负载来工作。
图1.电感在DC-DC Buck 电路中的应用，工作在连续电流模式下。
电感两端的电压可以突变但电流不会突变。
由于电感中变化磁场会对周边产生电磁辐射，对周边敏感组件产生干扰，因此屏蔽是首先需要考虑的，屏蔽的电感最主要就对外辐射少，但是尺寸比较大，价格也贵。
非屏蔽的电感则可以做的很小，电流也可以做的很大，价格也便宜。
如果设计中问题辐射是关键因素，屏蔽电感还是首选。
当电流流过时，电感的温度会上升，交流纹波（AC ripple）会导致磁芯损耗，而直流电流会导致感应系数下降。
稳态状况下直流电流Irms 引起电感温度上升20-40 摄氏度，这也是电感功耗的主要参考。
另外，也有将Irms 归类成输出电流或开关模块的平均电流。
功耗有两部分组成，已是由Irms 部分计算的直流损耗P=I2R和AC纹波电流引起的磁芯损耗。
电感选择示例buck 转换电路为例说明滤波电感的设计方法。
这是常用的降压调节电路，以提供稳定和高效的输出电压。
在变换电路中，设有LC 滤波电路，滤波电感中的电流含有一个直流成分和一个周期性变化的脉动成分。
1.概念：DC-DC指直流转直流电源（Direct Current）。
是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值得电能的装置。
如，通过一个转换器能将一个直流电压（5.0V）转换成其他的直流电压（1.5V或12.0V），我们称这个转换器为DC-DC转换器，或称之为开关电源或开关调整器。
DC-DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容器构成。
在讨论DC-DC转换器的性能时，如果单针对控制芯片，是不能判断其优劣的。
其外围电路的元器件特性，和基板的布线方式等，能改变电源电路的性能，因此，应进行综合判断。
DC-DC转换器的使用有利于简化电源电路设计，缩短研制周期，实现最佳指标等，被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。
具有可靠性高、系统升级容易等特点，电源模块的应用越来越广泛。
此外，DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。
在电路类型分类上属于斩波电路。
2.特点：其主要特点是效率高：与线性稳压器的LDO相比较，效率高是DCDC的显著优势。
通常效率在70%以上，重载下高的可达到95%以上。
其次是适应电压范围宽。
A: 调制方式1: PFM（脉冲频率调制方式）开关脉冲宽度一定，通过改变脉冲输出的频率，使输出电压达到稳定。
PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。
2: PWM（脉冲宽度调制方式）开关脉冲的频率一定，通过改变脉冲输出宽度，使输出电压达到稳定。
PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。
B: 通常情况下，采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。
PWM的频率，PFM的占空比的选择方法。
PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。
02.架构分类1）常见的三种原理架构：A、 Buck（降压型DC/DC转换器）图1 B、Boost（升压型DC/DC转换器）图2 C、Buck-Boost（升降压型DC/DC转换器）图3 2）Buck电路工作原理详解图4伏秒平衡原则：处于稳定状态的电感，电感两端的正伏秒积等于负伏秒积，即：电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。
1． 电感的选择
电感值的大小主要影响输出电压的纹波及当负载快速变化时输出电压纹波的大小，电感的耐流主要决定其发热。
而电感的DCR 对于DC-DC 的转换效率有重大影响。
在DC-DC Controller 的操作频率下，电容的交流阻抗小于负载的阻抗。
所以电感的纹波电流主要从电容上通过。
2.输出电容的选择
输出电容选择主要考虑其ESR 和容值。
其中ESR 主要影响输出电压纹波。
而容值的大小主要决定其在开关管关断时电容向负载所能提供的能量。
ESR 值的计算可如下公式：
D V V f
V L ESR OUT IN ripple *)(**-=
其中Vripple 为期望的DC-DC 输出电压纹波
在满足ESR 的条件下电容容值的选择如下
a,当考虑纹波电压时：
当输出大电流需考虑电容向负载提供能力：
输入电容选择主要考虑其纹波电流及耐压，因为当开关管打开时能够承受纹波电流。
举例如下：
4．MOSFET选择
从图上可以看出，下管的主要损耗是电导损耗即由Rds_on引起的，然后上管的主要损耗出现在开关损耗。
DC/DC基本知识DC/DC是开关电源芯片。
开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。
其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。
开关电源可以用于升压和降压。
我们常用的DC-DC产品有两种。
一种为电荷泵（Charge Pump），一种为电感储能DC-DC转换器。
本文详细讲解了这两种DC/DC产品的相关知识。
目录一. 电荷泵1. 工作原理2. 倍压模式如何产生3. 电荷泵的效率4. 电荷泵的应用5. 电荷泵选用要点二. 电感式DC/DC1. 工作原理（BUCK）2. 整流二极管的选择3. 同步整流技术4. 电感器的选择5. 输入电容的选择6. 输出电容的选择7. BOOST 与BUCK的拓扑结构一. 电荷泵电荷泵为容性储能DC-DC产品，可以进行升压，也可以作为降压使用，还可以进行反压输出。
电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。
1. 工作原理电荷泵是通过外部一个快速充电电容（Flying Capacitor），内部以一定的频率进行开关，对电容进行充电，并且和输入电压一起，进行升压（或者降压）转换。
最后以恒压输出。
在芯片内部有负反馈电路，以保证输出电压的稳定，如上图Vout ，经R1,R2分压得到电压V2，与基准电压VREF做比较，经过误差放大器A，来控制充电电容的充电时间和充电电压，从而达到稳定值。
电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。
例如，它在 1.5X或1X的模式下都可以运行。
当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的 1.5倍的输出电压。
而当电池的电压较高时，电荷泵则在1X模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。
这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。
2. 倍压模式如何产生以1.5x mode为例讲解：电压转换分两个阶段完成。
DC-DC电容一、通常来说，DC-DC的功率选择范围并不大，一般只留出30%左右的富余量，不会让它富余很多。
例如电路功耗是10W，DC-DC一般选择12-15W。
既然DC-DC接近满负荷运转，而电容的容量又是根据电路的电流（功率）来计算的，那么你就不必格外计算了，DC-DC模块的出厂说明书里，对输出级的电容，会有明确要求的（毕竟厂家里的检测设备全面，而且可以从DC-DC的内部来检测，因为不同的输出电流、不同的电容，对DC-DC 的影响是多方面的，这不仅是电压问题，还有纹波系数、转换效率等等），所以厂家会告诉你输出电容所允许的最大容量（一般是几百uF），这是一个在各方面指标都能得到权衡的一个最佳值。
因此，输出级电容的选择，按照厂家给你的最大容量使用即可。
这么用如果出了问题，你可以找厂家、或者换厂家，因为绝不是你设计的问题。
DC-DC输入级的电容可不能这么用，因为DC-DC启动的电流很大。
在电源内阻较大的时候，过小的电容会导致DC-DC无法启动或反复启动，严重时会损坏DC-DC模块，因此输入级的电容应越大越好，这要取决你的电源内阻和DC-DC的启动瞬间电流，需要通过实际测试来选择电容容量，这个计算不来的。
需要注意的是电容材质的选择，对于输入及的电容，如果用电解电容，要考虑到DC-DC模块自身的发热问题，长期发热会把电解液烤‘干’，容量会大幅减少，所以输入级电解电容要在测试成功的基础上，再选择更大容量的。
而输出级的电容由于有最大容量要求，所以不要用电解，建议用钽电容。
二、对电容的常识知之甚少.平时司空见惯的电容.在做一DC-DC电路时出现偏差.输出电压很不稳定,忽高忽低,有时甚至烧IC.最后工程师说我这电路不能用电解电容来做滤波,只能用陶瓷电容(问他也不告诉我为什么.郁闷).不然就会这样.实验结果也是这样.但不是搞不明白为什么.1.DC-DC降压IC的开关频率是2.2M,6V输入.3.3V输出.希望高手指点迷津.在此先谢过. 对了,我输入输出端加的都是一个0.1uF跟一个100uF的电容做滤波.感谢同仁们的关注.电解电容的极性没接反.2.不是DC-DC不能用电解电容滤波，而是你上M的频率，用电解电容等效阻抗太大，基本起不到滤波效果吧？你这个老师太小气，为什么不告诉你为什么呢？怕你抢他饭碗？3.电解电容适用低频或叫音频。
深入剖析电感电流 -- DC/DC 电路中电感的选择2008年11月07日星期五 13:42简介在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。
工程师不仅要选择电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线电阻，机械尺寸等等。
本文专注于解释：电感上的DC电流效应。
这也会为选择合适的电感提供必要的信息。
理解电感的功能电感常常被理解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L（C是其中的输出电容）。
虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。
在降压转换中（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。
在状态1过程中，电感会通过（高边“high-side”）MOSFET连接到输入电压。
在状态2过程中，电感连接到GND。
由于使用了这类的控制器，可以采用两种方式实现电感接地：通过二极管接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。
如果是后一种方式，转换器就称为“同步（synchronus）”方式。
现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。
在状态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。
对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。
相反，在状态2过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。
对于一个降压转换器，输出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。
我们利用电感上电压计算公式：V=L(dI/dt)因此，当电感上的电压为正时（状态1），电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（状态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。
根据上述的公式，我们可以计算出峰值电流：其中，t是状态1的时间，T是开关周期（开关频率的倒数），DC为状态1的on占空比。
DC/DC模块电源的选择与应用请问一下开关稳压电源DC-DC，输入正对壳接电容，有什么作用？输出正对壳接电容，有什么作用？输入正对壳的电容容量从1000PF下降至4.5PF，现在导致带载输出低，和纹波振荡，是什么原因？谢谢机壳一般接地，这是高频傍路电容，如果该电容容量丧失（1000PF降至4.5PF 可认为已经丧失容量）可能引起额外的高频自激和外界干扰，若产生额外的高频自激当然会大大降低带载能力，而且功率管往往会很烫。
输出端对机壳接的电容也起类似作用。
换完该电容后还应再查下看还有没有其它故障。
应该加一个高压瓷片电容与外壳相接,这样可以使电路中产生的共模噪声通过电容传到外壳,可以减小输出的纹波.其实这牵涉到整个配电系统的接地形式，并不是所有的电源输出都要通过Y电容接外壳，我们见到很多，在电源输入端通过Y电容接到大地，那是为了消除共模干扰；如果在输出端通过Y电容接外壳的话，意味着你的电源和地之间存在了电流通过Y电容的泄露路径，如果这个Y电容比较大的话，反而使得输出电和大地之间有了电流路径，反而容易触电。
其实这个问题的实质就是，用TN-S接地系统还是IT系统的问题。
这也就是为什么医院的手术室或者消防，矿井下电气装置，以及有防火防爆场合适合于使用I T接地系统的原因。
作用是使电路中的共模电流有一个出口可以泻放到机壳大地，一般选择容值为2200-6800pf ，安全级为Y ，若是容值太大，在高频下esr变得很大，出现漏电，不仅降低了可靠性，而且对操作人员造成威胁极轻载使用一般模块电源有最小负载限制，各厂家有所不同，普遍为10%左右，因为负载太轻时储能元件续流困难会发生电流不连续，从而导致输出电压不稳定，这是由电源本身的工作原理决定的。
但是如果用户的确有轻载甚至空载使用的情况怎么办呢，最方便有效的方法是加一定的假负载，约为输出功率的2%左右，可以由模块厂商出厂前预置，也可以由用户在模块外安装适当电阻作为负载。
dcdc电路电感磁饱和摘要：1.直流电路基本原理2.电感及其作用3.磁饱和现象及其影响4.应对磁饱和的措施5.总结正文：在我们探讨DC-DC电路的电感磁饱和现象之前，首先了解一下直流电路的基本原理。
DC-DC电路，即直流-直流电路，是一种将直流电压转换为另一种直流电压的电子电路。
在这种电路中，电感扮演着至关重要的角色。
电感是一种电子元件，其主要功能是储存磁场能量。
在DC-DC电路中，电感能够抑制电流的变化，使得输出电压稳定。
然而，在某些情况下，电感会表现出磁饱和现象。
所谓磁饱和，是指电感内的磁场强度达到一定程度后，进一步增加电流将不再引起磁场强度的明显增加。
这时，电感的储能能力降低，导致DC-DC电路的性能下降。
磁饱和现象对DC-DC电路的影响主要体现在以下几个方面：1.输出电压不稳定：由于电感无法有效地储存和调节磁场能量，使得输出电压波动增大，影响电路的稳定性。
2.转换效率降低：在磁饱和状态下，电感的储能能力降低，导致电路中的能量损耗增加，从而降低转换效率。
3.设备寿命缩短：长时间工作在磁饱和状态下，会导致电感性能下降，加速设备老化，缩短设备使用寿命。
为了应对磁饱和现象，我们可以采取以下措施：1.选择合适的电感材料和尺寸：选用具有较高磁导率和高磁感的材料，以及适当增大电感的尺寸，有助于提高电感的储能能力，减小磁饱和的影响。
2.采用多层绕组技术：通过多层绕组，可以减小电感内的磁场强度波动，降低磁饱和发生的可能性。
3.添加磁补偿元件：在DC-DC电路中加入磁补偿元件，如磁珠、磁环等，可以抑制磁场强度过高，从而减轻磁饱和现象。
4.优化控制策略：通过调整控制电路的工作状态，如采用开关速度更快的器件，提高开关频率等，可以降低磁饱和对电路性能的影响。
总之，在DC-DC电路中，电感磁饱和现象会对电路的稳定性、转换效率和使用寿命产生不良影响。
dc-dc低功耗限流电路的设计
答：
1. 设计电路：首先要在电路中添加功率开关（PWM），以控制电路的输出功率，然后添加一个电感，用于缓冲输出电压的高斜率，然后添加一个内部温度保护器，以限制电路的最小负载，最后，添加一个比较器，以检测输出电流的过流状态，并根据过流状态控制功率开关，使输出电流受到限制。
2. 选择元件：可以使用MOSFET、IGBT或其他功率开关来实现PWM控制，电感可根据实际应用环境选择，温度保护器可根据需要选择，比较器可以使用普通比较器或数字比较器。
3. 调试：首先设定电路的输出电流或功率，然后连接负载，使用多路表进行调试，并调整各控制元件的参数，以获得所需的结果。
最后，需要确保负载突发冲击时，电路可以安全响应，并在此情况下仍能够在正常状态下调整电流或功率。
深入剖析电感电流DC/DC电路中电感的选择原文：Fairchild Semic on ductor AB-12 : In sight into In ductor Curre nt翻译：frm（注：只有充分理解电感在DC/DC电路中发挥的作用，才能更优的设计DC/DC 电路。
本文还包括对同步DC/DC及异步DC/DC既念的解释。
）简介在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。
工程师不仅要选择电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线电阻，机械尺寸等等。
本文专注于解释：电感上的DC电流效应。
这也会为选择合适的电感提供必要的信息。
理解电感的功能电感常常被理解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L （C是其中的输出电容）。
虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。
在降压转换中（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GNDV JMA S悟怕1 DC Output Voltage* State 2Figure 1. Basic Switching Action of a Converter在状态1过程中，电感会通过（高边“high-side ”）MOSFE连接到输入电压。
在状态2过程中，电感连接到GND由于使用了这类的控制器，可以采用两种方式实现电感接地：通过二极管接地或通过（低边“ low-side ”）MOSFE接地。
如果是后一种方式，转换器就称为“同步（synchronus ）”方式。
现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。
在状态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。
对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。
相反，在状态2过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。
对于一个降压转换器，输出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。
我们利用电感上电压计算公式：V=L （dl/dt ）因此，当电感上的电压为正时（状态 1）,电感上的电流就会增加；当电感上的 电压为负时（状态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。
根据上述的公式，我们可以计算出峰值电流：¥ l （V in -V 0UI ）xTxDC Idc 2L其中，t on 是状态1的时间，T 是开关周期（开关频率的倒数），DC 为状态1的 占空比。
警告：上面的计算是假设各元器件（MOSFE 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） 上的压降对比输入和输出电压是可以忽略 的。
如果，器件的下降不可忽略，就要用下列公式作精确计算： 同步转换电路：l (V lu -V out -IxR)(V our + IxR) 2L V"-异步转换电路:Figure 2. Inductor Current1色一V如一I X R)(V丽+1 x R$ + V"2L (V lfl-IxR M + V f)其中，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MOSFE导通电阻，R=Rs+Rm电感磁芯的饱和度通过已经计算的电感峰值电流，我们可以发现电感上产生了什么。
很容易会知道, 随着通过电感的电流增加，它的电感量会减小。
这是由于磁芯材料的物理特性决定的。
电感量会减少多少就很重要了：如果电感量减小很多，转换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“饱和电流” 这也是电感的基本参数。
实际上，转换电路中的开关功率电感总会有一个“软”饱和度。
要了解这个概念可以观察实际测量的电感Vs DC电流的曲线：工clmISuInlpull当电流增加到一定程度后，电感量就不会急剧下降了，这就称为“软”饱和特性。
如果电流再增加，电感就会损坏了。
注意：电感量下降在很多类的电感中都会存在。
例如：toroids ，gapped E-cor es等。
但是，rod core电感就不会有这种变化。
有了这个软饱和的特性，我们就可以知道在所有的转换器中为什么都会规定在D C输出电流下的最小电感量；而且由于纹波电流的变化也不会严重影响电感量。
在所有的应用中都希望纹波电流尽量的小，因为它会影响输出电压的纹波。
这也就是为什么大家总是很关心DC输出电流下的电感量，而会在Spec中忽略纹波电流下的电感量。
为开关电源选择合适的电感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 x L X 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 x 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。
只要电感电压变化，电流变化率di/dt也将变化；正向电压使电流线性上升，反向电压使电流线性下降。
计算出正确的电感值对选用合适的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常重要。
从图1可以看出，流过开关电源电感器的电流由交流和直流两种分量组成，因为交流分量具有较高的频率，所以它会通过输出电容流入地，产生相应的输出纹波电压dv=di x R E SR O这个纹波电压应尽可能低，以免影响电源系统的正常操作，一般要求峰峰值为图1:开关电源中电感电流。
纹波电流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸，纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%因此对降压型电源来说，流过电感的电流峰值比电源输出电流大 5%~15%降压型开关电源的电感选择为降压型开关电源选择电感器时，需要确定最大输入电压、输出电压、电源开关频率、 最大纹波电流、占空比。
下面以图2为例说明降压型开关电源电感值的计算， 首先假设开关频率为300kHz 、输入电压范围12V ± 10%输出电流为1A 、最大纹波电流 300mA图2:降压型开关电源的电路图。
最大输入电压值为13.2V ，对应的占空比为：» Vo/Vi = 5/13.2 = 0.379 (3)其中，Vo 为输出电压、Vi 为输出电压。
当开关管导通时，电感器上的电压为:V = Vi — Vo = 8.2V (4)10mV~500mV丄输出nr电容输岀电压5V开关续流二极管—輛入电压当开关管关断时，电感器上的电压为:V = -Vo — Vd = -5.3V (5) dt = D/F (6)把公式2/3/6代入公式2得出:升压型开关电源的电感选择对于升压型开关电源的电感值计算， 除了占空比与电感电压的关系式有所改变外， 其它 过程跟降压型开关电源的计算方式一样。
以图3为例进行计算，假设开关频率为300kHz 、输入电压范围5V ± 10%输出电流为500mA 效率为80%则最大纹波电流为 450mA 对应的 占空比为：» 1 — Vi/Vo = 1 — 5.5/12 = 0.542 (7)二毅管►丄嵋出 输岀电压 丁电容 12V图3: 升压型开关电源的电路图。
当开关管导通时，电感器上的电压为:V = Vi = 5.5V (8)当开关管关断时，电感器上的电压为:V = Vo + Vd — Vi = 6.8V (9)SOO 10 ().3大电廉 —输入电压 ~5V把公式6/7/8代入公式2得出:工5心42300xl05x0r45请注意, 升压电源与降压电源不同，前者的负载电流并不是一直由电感电流提供。
当开关管导通时，电感电流经过开关管流入地，而负载电流由输出电容提供，因此输出电容必须有足够大的储能容量来提供这一期间负载所需的电流。
但在开关管关断期间，流经电感的电流除了提供给负载，还给输出电容充电。
一般而言，电感值变大，输出纹波会变小，但电源的动态响应也会相应变差，所以电感值的选取可以根据电路的具体应用要求来调整以达到最理想效果。
开关频率的提高可以让电感值变小，从而让电感的物理尺寸变小，节省电路板空间，因此目前的开关电源有往高频发展的趋势，以适应电子产品的体积越来越小的要求有了上面对电感的认识，下面就作开关电源的分析与应用：楞次定律相关内容：在直流供电的时候，由于线圈的自感作用，线圈将产生一个自感电动势，此电动势将阻碍线圈电流的增加，所以在通电的一瞬间，电路电流可以认为是0,此时电路全部压降全落在线圈上，然后电流缓慢增加，线圈端电压缓慢下降直到为零，暂态过程结束在转换器的开关运行中，必须保证电感不处在饱和状态，以确保高效率的能量存储和传递。
饱和电感在电路中等同于一个直通DC通路，故不能存储能量，也就会使开关模式转换器的整个设计初衷功亏一篑。
在转换器的开关频率已经确定时，与之协同工作的电感必须足够大，并且不能饱和。
开关电源中的电感确定：开关频率低，由于开和关的时间都比较长，因此为了输出不间断的需要，需要把电感值加大点，这样可以让电感可以存储更多的磁场能量。
同时，由于每次开关比较长，能量的补充更新没有如频率高时的那样及时，从而电流也就会相对的小点。
这个原理也可以用公式来说明：L= （dt/di ）*u LD= Vo/Vi，降压型占空比D= 1- Vi/Vo ，升压型占空比dt = D/F ,卩=开关频率di =电流纹波所以得L = D*U L/（F*di ）,当F开关频率低时，就需要L大一点；同意当L设大时，其他不变情况下，则纹波电流di就会相对减小在高的开关频率下，加大电感会使电感的阻抗变大，增加功率损耗，使效率降低。
