開關電源電感器選用的解決方案
發布時間:2013-08-24 責任編輯:colin
本文將闡明為非隔離式開關電源(SMPS)選用電感器的基本要點。所舉實例適合超薄型表麵貼裝設計的應用,像電壓調節模塊(VRM)和負載點(POL)型電源,但不包括基於更大底板的係統。
圖1所示為一個降壓拓撲結構電源的架構,該構架廣泛應用於輸出電壓小於輸入電壓的係統。在典型的降壓拓撲結構電路中,當開關(Q1)閉合時,電流開始通過這個開關流向輸出端,並以某一速率穩步增大,增加速率取決於電路電感。根據楞次定律,di=E*dt/L,流過電感器的電流所發生的變化量等於電壓乘以時間變化量,再除以這個電感值。由於流過負載電阻RL的電流穩定增加,輸出電壓成正比增大。

在達到預定的電壓或電流限值時,控製集成電路將開關斷開,從而使電感周圍的磁場衰減,並使偏置二極管D1正(zheng)向(xiang)導(dao)通(tong),從(cong)而(er)繼(ji)續(xu)向(xiang)輸(shu)出(chu)電(dian)路(lu)供(gong)給(gei)電(dian)流(liu),直(zhi)至(zhi)開(kai)關(guan)再(zai)度(du)接(jie)通(tong)。這(zhe)一(yi)循(xun)環(huan)反(fan)複(fu)進(jin)行(xing),而(er)開(kai)關(guan)的(de)次(ci)數(shu)由(you)控(kong)製(zhi)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)來(lai)確(que)定(ding),並(bing)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)調(tiao)控(kong)在(zai)要(yao)求(qiu)的(de)電(dian)壓(ya)值(zhi)上(shang)。圖(tu)2所示為在若幹個開關循環周期內,流過電感器和其它降壓拓撲電路元件上的電壓和電流波形。

電(dian)感(gan)值(zhi)對(dui)於(yu)在(zai)開(kai)關(guan)斷(duan)開(kai)期(qi)間(jian)保(bao)持(chi)流(liu)向(xiang)負(fu)載(zai)的(de)電(dian)流(liu)很(hen)關(guan)鍵(jian)。所(suo)以(yi)必(bi)須(xu)算(suan)出(chu)保(bao)持(chi)降(jiang)壓(ya)變(bian)換(huan)器(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)所(suo)必(bi)需(xu)的(de)最(zui)小(xiao)電(dian)感(gan)值(zhi),以(yi)確(que)保(bao)在(zai)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)處(chu)於(yu)最(zui)差(cha)條(tiao)件(jian)下(xia),仍(reng)能(neng)夠(gou)為(wei)負(fu)載(zai)供(gong)應(ying)足(zu)夠(gou)的(de)電(dian)流(liu)。為(wei)確(que)定(ding)最(zui)小(xiao)的(de)電(dian)感(gan)值(zhi),需(xu)要(yao)知(zhi)道(dao)如(ru)下(xia)信(xin)息(xi):
·輸入電壓範圍
·輸出電壓及其規定範圍
·工作頻率(開關頻率)
·電感器紋波電流
·運行模式:連續運行模式還是非連續運行模式
下列公式用於計算降壓變換器所需的電感值。L1=Vo(1-Vo/(Vin-Von))/(f*dI)
連續運行模式下:dI < 1/2I
為(wei)了(le)算(suan)出(chu)適(shi)用(yong)於(yu)電(dian)源(yuan)整(zheng)個(ge)運(yun)行(xing)條(tiao)件(jian)的(de)最(zui)小(xiao)電(dian)感(gan)值(zhi),對(dui)參(can)數(shu)值(zhi)的(de)選(xuan)擇(ze)必(bi)須(xu)能(neng)夠(gou)保(bao)證(zheng)在(zai)各(ge)項(xiang)參(can)數(shu)處(chu)於(yu)最(zui)不(bu)利(li)組(zu)合(he)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia),所(suo)選(xuan)擇(ze)的(de)這(zhe)一(yi)電(dian)感(gan)值(zhi)仍(reng)能(neng)將(jiang)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)保(bao)持(chi)在(zai)特(te)定(ding)的(de)數(shu)值(zhi)範(fan)圍(wei)內(nei)。而(er)針(zhen)對(dui)降(jiang)壓(ya)型(xing)電(dian)源(yuan),其(qi)最(zui)不(bu)利(li)組(zu)合(he)條(tiao)件(jian)為(wei):輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)和(he)頻(pin)率(lv)均(jun)處(chu)於(yu)各(ge)自(zi)的(de)最(zui)低(di)數(shu)值(zhi)時(shi)。此(ci)外(wai),還(hai)要(yao)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)也(ye)取(qu)為(wei)其(qi)最(zui)小(xiao)規(gui)定(ding)值(zhi),以(yi)確(que)定(ding)能(neng)夠(gou)保(bao)持(chi)正(zheng)常(chang)調(tiao)節(jie)功(gong)能(neng)所(suo)需(xu)的(de)最(zui)低(di)電(dian)感(gan)值(zhi)。設(she)計(ji)者(zhe)可(ke)以(yi)按(an)照(zhao)自(zi)己(ji)所(suo)習(xi)慣(guan)的(de)方(fang)式(shi),對(dui)這(zhe)些(xie)數(shu)值(zhi)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi),以(yi)達(da)到(dao)最(zui)差(cha)條(tiao)件(jian)成(cheng)立(li)的(de)狀(zhuang)態(tai)。
按照表1中所列出的數據,最小電感值計算如下:
L1(min)=Vo(min)(1-Vo(min)/(Vin(min)-Von))/(f(min)·dI)
L1(min)=4.95V(1-4.95V/(20V-0.7V))/(693,000Hz * 0.5A)
L1(min)=10.6mh

因此,在這一具體應用中,電感器的電感值至少為10.6 mh,而其電流額定值也要在最低的20anpeidegongzuodianliuzhishang,bingbaochizugoudeanquanxishu。erruguoxuanzeyigedianganzhidiyucizuixiaozhidedianganqi,jiujiangdaozhijiangyabianhuanqikenengwufazaizuidadianliuxiajiangqishuchudianyabaochizaiguidingfanweinei。
將電感值確定以後,實際電感器的設計必須符合相關電氣標準、係(xi)統(tong)尺(chi)寸(cun)和(he)安(an)裝(zhuang)方(fang)式(shi)等(deng)限(xian)製(zhi)。許(xu)多(duo)磁(ci)性(xing)元(yuan)件(jian)供(gong)應(ying)商(shang)均(jun)提(ti)供(gong)各(ge)種(zhong)型(xing)號(hao)的(de)標(biao)準(zhun)產(chan)品(pin),可(ke)滿(man)足(zu)絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)的(de)設(she)計(ji)標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)。但(dan)是(shi),在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)采(cai)用(yong)現(xian)貨(huo)供(gong)應(ying)的(de)標(biao)準(zhun)產(chan)品(pin),有(you)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)電(dian)感(gan)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)和(he)尺(chi)寸(cun)方(fang)麵(mian)有(you)所(suo)不(bu)足(zu),並(bing)可(ke)能(neng)最(zui)終(zhong)對(dui)產(chan)品(pin)的(de)銷(xiao)售(shou)造(zao)成(cheng)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)。而(er)幸(xing)運(yun)的(de)是(shi),包(bao)括(kuo)泰(tai)科(ke)電(dian)子(zi)CoEv 磁性組件部在內的一些供應商,能夠提供必要的定製工程設計支持, 以滿足將特定電感值、dianqixingnenghewaixingxianzhiyaoqiujiehezaiyikuanwanquanchengshudechanpinshang,cujinshejidezuiyouhua。chongfenliyongleyejiedezhuanyejishu,congerzuidachengdudisuoduanleshejiheceshideshijian,jiasuchanpindeshangshi。
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
- 從技術研發到規模量產:恩智浦第三代成像雷達平台,賦能下一代自動駕駛!
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall




