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开关电源输出端电感详解开关电源是一种广泛使用的电力转换技术，其输出端的电感是其中一个重要组成部分。
开关电源输出端的电感主要起到滤波、储能和稳定电流的作用，下面将对其进行更详细的介绍。
一、开关电源输出端电感的作用滤波作用：开关电源输出端的电感可以有效地滤波。
当电感靠近开关电源的输出端口时，它可以过滤掉输出信号中的高频噪声，使输出信号更加纯净。
储能作用：开关电源输出端的电感还可以起到储能的作用。
当电流通过电感时，电感会将一部分电能转化为磁能，并将其储存起来。
在需要时，电感可以将储存的磁能再次转化为电能，从而满足电路中负载的需求。
稳定电流作用：开关电源输出端的电感还可以稳定电流。
由于开关电源的输出存在波动性，而电感可以抑制这种波动，从而保持输出电流的稳定性。
二、开关电源输出端电感的工作原理开关电源输出端电感的工作原理主要基于楞次定律，即“感应电流的磁场总是会阻碍引起感应电流的磁通量的变化”。
当电流通过电感时，电感会产生一个自感电动势，这个自感电动势可以阻碍电流的变化，从而起到滤波和稳定电流的作用。
具体而言，当电流增加时，自感电动势会阻碍电流的增加，从而减缓电流的增长速度，使得电流不会突然增大。
当电流减小时，自感电动势会阻碍电流的减小，从而减缓电流的减小速度，使得电流不会突然减小。
这样，电感可以有效地平滑电流波动，从而保持输出电流的稳定性。
此外，电感还可以将电路中的交流电转化为磁能，并将其储存起来。
当负载需要能量时，电感可以将储存的磁能再次转化为电能，以满足负载的需求。
三、开关电源输出端电感的选型在选择开关电源输出端的电感时，需要根据电路的具体要求和负载的特点进行合理选择。
电感容量的选择：电感容量是选择电感的重要因素之一。
如果电容量过小，可能无法满足电路的要求，无法有效滤波和稳定电流；如果电容量过大，可能会导致电路过度反应，甚至产生反向电动势。
因此，需要根据电路的具体要求选择合适的电感容量。
工作电压的选择：根据电路的工作电压选择合适的电感。
如果确定开关电源电感值开关电源电感器是开关电源设备的重要元器件，它是利用电磁感应的原理进行工作的。
它的作用是阻交流通直流,阻高频通低频(滤波)，也就是说高频信号通过电感线圈时会遇到很大的阻力，很难通过，而对低频信号通过它时所呈现的阻力则比较小，即低频信号可以较容易的通过它。
电感线圈对直流电的电阻几乎为零。
本文将阐明为非隔离式开关电源(SMPS)选用电感器的基本要点。
所举实例适合超薄型表面贴装设计的应用，像电压调节模块(VRM)和负载点(POL)型电源，但不包括基于更大底板的系统。
图1所示为一个降压拓扑结构开关电源的架构，该构架广泛应用于输出电压小于输入电压的开关电源系统。
在典型的降压拓扑结构电路中，当开关(Q1)闭合时，电流开始通过这个开关流向输出端，并以某一速率稳步增大，增加速率取决于电路电感。
根据楞次定律，di=E*dt/L，流过电感器的电流所发生的变化量等于电压乘以时间变化量，再除以这个电感值。
由于流过负载电阻RL的电流稳定增加，输出电压成正比增大。
在达到预定的电压或电流限值时，开关电源控制集成电路将开关断开，从而使电感周围的磁场衰减，并使偏置二极管D1正向导通，从而继续向输出电路供给电流，直至开关再度接通。
这一循环反复进行，而开关的次数由控制集成电路来确定，并将输出电压调控在要求的电压值上。
图2所示为在若干个开关循环周期内，流过电感器和其它降压拓扑电路元件上的电压和电流波形。
电感值对于在开关电源开关断开期间保持流向负载的电流很关键。
所以必须算出保持降压变换器输出电流所必需的最小电感值，以确保在输出电压和输入电流处于最差条件下，仍能够为负载供应足够的电流。
为确定最小的电感值，。
开关电源电感选型计算开关电源电感是一种重要的元件，用于存储能量和滤波。
正确选择合适的电感对于开关电源的性能和稳定性至关重要。
我们需要确定电感的额定电流。
额定电流是指电感所能承受的最大电流。
一般来说，电感的额定电流应大于电路中最大负载电流的1.2倍，以保证电感的正常工作。
接下来，我们需要确定电感的工作频率范围。
开关电源工作频率一般在几十kHz到几MHz之间，不同的工作频率需要选择不同的电感。
然后，我们需要根据开关电源的输出功率来确定电感的大小。
电感的大小决定了开关电源的输出电流波形的平滑程度。
一般来说，输出功率越大，电感的大小也应越大。
开关电源电感的电感值还应满足以下要求：1. 电感的直流电阻应尽可能小，以减小功率损耗；2. 电感的铁芯材料应具有较高的饱和磁感应强度和较低的磁滞损耗；3. 电感的铁芯材料应具有较低的温升和较高的工作温度范围。
根据以上要求，我们可以计算出电感的具体数值。
计算方法如下：1. 首先，根据开关电源的输出功率和工作频率，确定电感的工作电流。
工作电流一般为输出功率除以输出电压；2. 然后，根据电感的工作电流和额定电流的比值，确定电感的安全系数。
安全系数一般为1.2到1.5之间；3. 接下来，根据电感的安全系数和工作电流，计算出电感的额定电流；4. 根据电感的额定电流和工作频率，确定电感的工作电感值。
工作电感值一般为额定电流除以工作频率。
我们还需要注意一些其他因素来选择合适的电感。
例如，开关电源的尺寸和重量限制，以及成本因素等。
开关电源电感的选型计算方法包括确定额定电流、工作频率范围，根据输出功率确定电感大小，并考虑电感的直流电阻、铁芯材料特性和安全系数等。
选择合适的电感对于确保开关电源的性能和稳定性至关重要。
开关电源设计中电感的选择
深化剖析
――DC/DC 中电感的挑选
惟独充分理解电感在DC/DC电路中发挥的作用，才干更优的设计DC/DC 电路。
本文还包括对同步DC/DC及异步DC/DC概念的说明。
在的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。
工程师不仅要挑选电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线，机械尺寸等等。
本文专注于说明：电感上的DC电流效应。
这也会为挑选合适的电感提供须要的信息。
理解电感的功能
电感经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）。
虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必需更深化的了解电感的行为。
在降压转换中，电感的一端是衔接到DC输出。
另一端通过开关频率切换衔接到输入电压或GND。
在状态1过程中，电感会通过（高边“high-side”）衔接到输入电压。
在状态2过程中，电感衔接到GND。
因为用法了这类的控制器，可以采纳两种方式实现电感接地：通过接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。
假如是后一种方式，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假如变幻的。
在状态1过程中，电感的一端衔接到输入电压，另一端衔接到输出电压。
对于一个降压转换器，输入电压必需比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。
相反，在状态2过程中，本来衔接到输入电压的电感一端被衔接到地。
对于一个降压转换器，输出电压必定为正端，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：
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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。
开关电源电感器的选择方法开关电源电感器的选择方法开关电源一直以来都是电源业的主要产品。
但是，随着全球对高能效产品需求的不断增加，传统上采用更廉价但低能效的线性电源市场也将转向采用开关电源。
在这一过渡时期，电源业为提高开关频率而不懈努力，以满足客户对功率更大、占用空间更小的电源的要求。
这种发展趋势为开关电源开启了新的市场，并使部分设计工程师面临市场对开关电源设计的需求。
本文将阐明为非隔离式开关电源（SMPS）选用电感器的基本要点。
所举实例适合超薄型表面贴装设计的应用，像电压调节模块（VRM）和负载点（POL）型电源，但不包括基于更大底板的系统。
图1 典型的降压拓扑结构电源图1所示为一个降压拓扑结构电源的架构，该构架广泛应用于输出电压小于输入电压的系统。
在典型的降压拓扑结构电路中，当开关（Q1）闭合时，电流开始通过这个开关流向输出端，并以某一速率稳步增大，增加速率取决于电路电感。
根据楞次定律，di=E*dt/L，流过电感器的电流所发生的变化量等于电压乘以时间变化量，再除以这个电感值。
由于流过负载电阻RL的电流稳定增加，输出电压成正比增大。
在达到预定的电压或电流限值时，控制集成电路将开关断开，从而使电感周围的磁场衰减，并使偏置二极管D1正向导通，从而继续向输出电路供给电流，直至开关再度接通。
这一循环反复进行，而开关的次数由控制集成电路来确定，并将输出电压调控在要求的电压值上。
图2所示为在若干个开关循环周期内，流过电感器和其它降压拓扑电路元件上的电压和电流波形。
图2 采用降压拓扑结构的开关电源的开关动作波形图电感值对于在开关断开期间保持流向负载的电流很关键。
所以必须算出保持降压变换器输出电流所必需的最小电感值，以确保在输出电压和输入电流处于最差条件下，仍能够为负载供应足够的电流。
为确定最小的电感值，需要知道如下信息：·输入电压范围·输出电压及其规定范围·工作频率（开关频率）·电感器纹波电流·运行模式；连续运行模式还是非连续运行模式表1典型的降压电源系统技术规格下列公式用于计算降压变换器所需的电感值：L1 = Vo(1-Vo/(Vin-Von))/(f*dI) 连续运行模式下：dI < 1/2I为了算出适用于电源整个运行条件的最小电感值，对参数值的选择必须能够保证在各项参数处于最不利组合的条件下，所选择的这一电感值仍能将纹波电流保持在特定的数值范围内。
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。
如何为开关电源选择合适的电感
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。
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×RESR。
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10mV~500mV。
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。
最大输入电压值为13.2V，对应的占空比为：D＝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)
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：D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝0.542 (7)
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)
把公式6/7/8代入公式2得出：
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。
