开关电源原理与设计连载十并联开关电源储能电感的计算

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开关电源原理与设计(四)

开关电源原理与设计(四)上网时间：2009-05-13 作者：陶显芳康佳集团彩电技术开发中心总体技术设计所所长/高级工程师中心议题：•反转式串联开关电源的工作原理•反转式串联开关电源储能电感的计算•反转式串联开关电源储能滤波电容的计算反转式串联开关电源反转式串联开关电源的工作原理图1-7是另一种串联式开关电源，一般称为反转式串联开关电源。

这种反转式串联开关电源与一般串联式开关电源的区别是，这种反转式串联开关电源输出的电压是负电压，正好与一般串联式开关电源输出的正电压极性相反；并且由于储能电感L只在开关K关断时才向负载输出电流，因此，在相同条件下，反转式串联开关电源输出的电流比串联式开关电源输出的电流小一倍。

在一般电路中大部分都是使用单极性电源，但在一些特殊场合，有时需要两组电源，其中一组为负电源。

因此，选用图1-7所示的反转式串联开关电源作为负电源是很方便的。

图1-7中，Ui为输入电源，K为控制开关，L为储能电感，D为整流二极管，C为储能滤波电容，R为负载电阻。

当控制开关K接通的时候，输入电源Ui开始对储能电感L加电，流过储能电感L的电流开始增加，同时电流在储能电感中也要产生磁场；当控制开关K由接通转为关断的时候，储能电感会产生反电动势，使电流继续流动，并通过整流二极管D进行整流，再经电容储能滤波，然后向负载R提供电流输出。

控制开关K不断地反复接通和关断过程，在负载R上就可以得到一个负极性的电压输出。

图1-8、图1-9、图1-10分别是控制开关K的占空比D等于0.5、< 0.5、> 0.5时，图1-7电路中几个关键点的电压和电流波形。

图1-8-a）、图1-9-a）、图1-10-a）分别为控制开关K输出电压uo的波形；图1-8-b）、图1-9-b）、图1-10-b）分别为储能滤波电容两端电压uc 的波形；图1-8-c）、图1-9-c）、图1-10-c）分别为流过储能电感L电流iL的波形。

开关电源的电感计算

开关电源的电感计算电感峰值电流的计算
开关电源的电感量计算
最大输入电压值Vi=12+12*10%=13.2V
对应的占空比为：D=V o/Vi=5/13.2=0.379,其中V o为输出电压值。

当开关管导通时，电感器上的电压为UL=Vi-V o=13.2-5=8.2V
当开关管关断时，电感上的电压为UL=-V o-Vd=-5.3V
由电感上电压计算公式UL=L(di/dt),dt=D/F可得：L=(D*UL)/(F*di）
D：占空比
F：开关频率
di：纹波电流(一般设定为最大输出电流的10%~30%)
UL:开关管开通时，电感两端电压
上题可得：L=（8.2*0.379）/(300*103*0.3)=34.5uH
当开关管导通时，电感两端电压UL=Vi=5+5*10%=5.5V
当开关管关断时，电感两端电压UL=V o+Vd-Vi=6.8V
由电感上电压计算公式UL=L(di/dt),dt=D/F可得：L=(D*UL)/(F*di）上题可得：L=（5.5*0.542）/(300*103*0.45)=22.1uH。

开关电源学习笔记(含推导公式)

《开关电源》笔记三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1，电感的电压公式dtdILV =＝T I L ∆∆，推出ΔI ＝V ×ΔT/L2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间t OFF3，功率变换器稳定工作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。

那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF4，周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空比D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD→t OFF ＝（1－D ）/f电流纹波率r P51 52r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值ΔI ＝E t /L μH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L μH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L μH ）→I L ×L μH ＝E t /r →L μH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适，具体见 P53电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面：A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最小电流，此时r 的值小于0.4，造成电感体积很大。

电感和电容的储能计算公式

电感和电容的储能计算公式电感计算公式：⽅法1、L=µ×Ae*N2/ l其中：L表⽰电感量、µ表⽰磁⼼的磁导率、Ae表⽰磁⼼的截⾯积、N表⽰线圈的匝数、lm表⽰磁⼼的磁路长度。

⽅法2、经验公式：L=（k*µ0*µs*N2*S）/l其中µ0 为真空磁导率=4π*10（-7）。

（10的负七次⽅）µs 为线圈内部磁芯的相对磁导率，空⼼线圈时µs=1N2 为线圈圈数的平⽅S 线圈的截⾯积，单位为平⽅⽶l 线圈的长度，单位为⽶k 系数，取决于线圈的半径（R）与长度（l）的⽐值。

计算出的电感量的单位为亨利（H）。

电容计算公式实践证明：任⼀电容器容纳电荷的情况和⼀个篮球容纳⽓体的情况类似。

篮球⼤⽓的⽓压越⼤，则容纳的⽓体越多；电容器所加电压越⼤，则容纳的电荷也越多。

这样⼀来，要衡量它容纳电荷的本领，就必须在同⼀电压下来衡量，单位电压下所能容纳电荷的多少叫电容，⽤C表⽰，单位法拉：C=q/U上公式中q是电容器在外家电压U时所容纳的电荷量。

实际使⽤中常见的电容器的容量在其被制造出来时都有表明，电容器元件表⾯的数字或者⾊环就包含了容量信息。

1法拉等于1库仑每伏特，即电容为1法拉的电容器，在正常操作范围内，每增加1伏特的电势差可以多储存1库仑的电荷。

电容单位换算电容的容量单位是法拉（⽤字母F表⽰），但是在实际应⽤上，法拉这⼀单位太⼤了。

往往使⽤最多的是微法（uF）或⽪法（PF）。

1F=1000,000微法=106微法（uF）1uF=1000,000⽪法=106⽪法（PF）电容的⼤⼩与电容器的⼏何尺⼨和介质的性质有关。

除了电容器有电容外，在实际中，电⽓设备、线路与部件都具有⾃然形成的电容。

如较长的输电线之间，较长的电缆都具有电容。

开关电源的设计及计算

开关电源的设计及计算开关电源是一种将交流电转换为直流电的功率电子装置。

它有着体积小、效率高、稳定性好等优点，是现代电子设备中广泛使用的电源技术。

本文将介绍开关电源的设计及计算方法。

一、开关电源的基本原理开关电源由输入变压器、整流滤波电路、功率开关器件、变压器、输出滤波电路等部分组成。

其基本工作原理如下：1.输入变压器将交流输入电压变换为合适的交流电压。

2.整流滤波电路对输入交流电压进行整流和滤波处理，得到脉动较小的直流电压。

3.功率开关器件通过调制开关信号的方式将输入直流电压转换为高频脉冲信号。

4.变压器对高频脉冲信号进行变压和隔离，以便适应不同的电压需求。

5.输出滤波电路对转换后的高频脉冲进行滤波处理，得到稳定的直流输出电压。

二、开关电源的设计步骤1.确定输入所需电压范围和输出电压要求。

2.根据输入电压范围和输出电压要求确定变压器的变比和功率开关器件的参数。

3.选择合适的整流滤波电路和输出滤波电路，保证输出的直流电压稳定性。

4.进行功率开关器件的选型，保证其工作在正常范围内。

5.进行开关频率的选取，以及脉宽调制的设计。

6.进行输入电路和反馈控制电路的设计，确保开关电源的稳定性和可靠性。

三、开关电源的计算方法1.变压器的计算：变压器的计算主要包括输入端和输出端的电压计算，以及变比的选择。

一般情况下，变压器的输入电压应略高于所需输出电压，变比的选择应根据输入输出电压比例来确定。

2.功率开关器件的计算：功率开关器件的计算主要包括开关频率、最大输出功率和开关管的损耗等参数的计算。

一般情况下，开关频率可以根据应用需求来确定，最大输出功率一般由输出电流和输出电压来确定，开关管的损耗可以根据其参数和工作条件来计算。

3.整流滤波电路和输出滤波电路的计算：整流滤波电路和输出滤波电路的计算主要包括滤波电容和滤波电感的选择。

滤波电容的选择可以根据输出电流来确定，滤波电感的选择可以根据输出电压来确定。

4.输入电路和反馈控制电路的计算：输入电路和反馈控制电路的计算主要包括稳压元件和反馈电路的设计。

开关电源经典公式

开关电源中的公式1，电感的电压公式dt dI LV =＝TI L ∆∆，推出ΔI ＝V ×ΔT/L 2，电感存储的能量用峰值电流计算21×L ×I 2PK3，H ＝B/μ→B ＝μH ，μ是材料的磁导率。

空气磁导率μ0=4π×10-7H/m 也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。

单位A/m4，磁通量：通过一个表面上B 的总量 Φ＝⎰∙SB ds ，如果B 是常数，则Φ＝BA ，A 是表面积。

单位是特斯拉（T ）或韦伯每平方米Wb/m 25，安培环路定律，矢量H 沿闭合曲线积分，等于包围此曲线的电流代数总和∑⎰=I dl H ，电流和电磁场的方向符合右手螺旋定则。

6，电磁感应定律，法拉第定律和楞次定律的合称：N 匝线圈的感应电动势e ＝－N t∆∆φ，电感线圈可以近似表示为e=-tNBA∆,A 为线圈面积。

线圈感应电流产生的磁通总是阻止外加磁场的变化，保持原磁场。

7，电感的自感：总磁通Ψ＝N Φ，与电流i 成正比，Ψ＝Li ＝N Φ，L ＝i N φ，e ＝－N t∆∆φ，所以，e ＝－ti L ∆∆＝-L dt di。

自感总是阻止电流的变化，保持线圈的磁通不变。

一匝线圈的感应电动势为-t ∆∆φ，N 匝线圈为－N t∆∆φ，所以总磁通或磁链Ψ＝N Φ8，电感储能：W ＝⎰t uidt 0＝⎰t idt dt Ldi 0＝⎰iLidi 0＝21Li 2 9，磁芯储能。

如右图 1-9N 匝磁环，磁导率为μ，内外径分别为d 和D ，内外径之比接近1，磁路的平均长度l ＝∏*（ D+d ）/2，磁环截面积为A ，均匀磁环。

加电压u感应电压e ＝-u ＝N t ∆∆φ＝NA dtdB由安培环路定律∑⎰=I dl H 得，H l ＝Ni ，i ＝NHl输入到磁场的能量为We ＝⎰t uidt 0＝⎰t dt NHldt NAdB 0*We ＝⎰BHlAdB 0＝V ⎰BHdB 0，式中B 为最终达到的最大值，V ＝A l 为磁环体积。

开关电源设计技巧连载十：正激式变压器开关电源电路参数的计算

开关电源设计技巧连载十：正激式变压器开关电源电路参数的计算正激式变压器开关电源电路参数计算主要对储能滤波电感、储能滤波电容，以及开关变压器的参数进行计算。

0.1．正激式变压器开关电源储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算图1-17中，储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算，与图1-2的串联式开关电源中储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算方法基本相同，因此，我们可以直接引用（1-14）式和（1-18）式，即：式中Io为流过负载的电流（平均电流），当D = 0.5时，其大小正好等于流过储能电感L最大电流iLm的二分之一；T为开关电源的工作周期，T正好等于2倍控制开关的接通时间Ton ；ΔUP-P为输出电压的波纹电压，波纹电压ΔUP-P 一般取峰-峰值，所以波纹电压等于电容器充电或放电时的电压增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc 。

同理，（1-90）式和（1-91）式的计算结果，只给出了计算正激式变压器开关电源储能滤波电感L和滤波电容C的中间值，或平均值，对于极端情况可以在平均值的计算结果上再乘以一个大于1的系数。

关于电压平均值输出滤波电路的详细工作原理与参数计算，请参看“1-2．串联式开关电源”部分中的“串联式开关电源电压滤波输出电路”内容，这里不再赘述。

1-6-3-2．正激式开关变压器参数的计算正激式开关变压器参数的计算主要从这几个方面来考虑。

一个是变压器初级线圈的匝数和伏秒容量，伏秒容量越大变压器的励磁电流就越小；另一个是变压器初、次级线圈的匝数比，以及变压器各个绕组的额定输入或输出电流或功率。

关于开关变压器的工作原理以及参数设计后面还要更详细分析，这里只做比较简单的介绍。

1-6-3-2-1．正激式开关变压器初级线圈匝数的计算图1-17中，当输入电压Ui加于开关变压器初级线圈的两端，且变压器的所有次级线圈均开路时，流过变压器的电流只有励磁电流，变压器铁心中的磁通量全部都是由励磁电流产生的。

当控制开关接通以后，励磁电流就会随时间增加而增加，变压器铁心中的磁通量也随时间增加而增加。

开关电源变压器与设计变压器原理设计及感量计算变压器的基本工作原理和结构

I 2
I2 k
E2 kE2 E1 U2 kU2
r 2 k 2 r 2
x 2 k 2 x 2
Z
L
k 2Z
L
第三章变压器
折算后的方程式为
U 1 E 1 I 1 R 1 j I 1 X 1 E 1 I 1 Z 1 U 2 E 2 I 2 R 2 j I 2 X 2 E 2 I 2 Z 2 I1I2 I0
线性关系。
当磁通按正弦规律
变化时，空载电流呈尖顶波形。
t
3 21
i0
1
当空载电流按正弦规律变
2
化时，主磁通呈尖顶波形。
3
i0
实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。
第三章变压器
二、空载损耗
即耗变PF空压 e和载器绕损空组耗载铜 I02R近时 1损。耗电由。似一耗源于 I0为次和吸 R1铁侧均收损从很少，小所量 P0,供以有 P0 给功 PF， e铁功
一次侧的电动势平衡方程为
U 1 ( R m E j1 X m I)0Z I01( R 1jX 1)I0
空载时等效电路为
第三章变压器
Rm,Xm,Zm励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱和特性，所以ZmRm不j是Xm常数，随磁路饱和程度增大而减小。
由于 Rm R 1,Xm ，所 X 以1有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个元件的电Z 路m 。在一定的情U况1 下，大小取决于I 0 的大小。从Z运m 行角度讲，希望越小越好，所I 以0 变压器常采用高导磁材料，增大，减小，提高Z 运m 行效率I和0 功率因数。

开关电源原理与设计（29）推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算

开关电源原理与设计（29）推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算开关电源原理与设计（29）推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算图1-33中，储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算，与图1-2的串联式开关电源中储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算方法很相似。

根据图1-33和图1-34，我们把整流输出电压uo和LC滤波电路的电压uc、电流iL画出如图1-35，以便用来计算推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容的参数。

图1-35-a）是整流输出电压uo的波形图。

实线表示控制开关K1接通时，推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈N3绕组输出电压经整流后的波形；虚线表示控制开关K2接通时，推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈N3绕组输出电压经整流后的波形。

Up表示整流输出峰值电压（正激输出电压），Up-表示整流输出最低电压（反激输出电压），Ua表示整流输出电压的平均值。

图1-35-b）是滤波电容器两端电压的波形图，或滤波电路输出电压的波形图。

Uo表示输出电压，或滤波电容器两端电压的平均值；ΔUc表示电容充电电压增量，2ΔUc等于输出电压纹波。

1-8-1-3-1．推挽式变压器开关电源储能滤波电感参数的计算在图1-33中，当控制开关K1接通时，输入电压Ui通过控制开关K1加到开关变压器线圈N1绕组的两端，在控制开关K1接通Ton期间，开关变压器线圈N3绕组输出一个幅度为Up（半波平均值）的正激电压uo，然后加到储能滤波电感L和储能滤波电容C组成的滤波电路上，在此期间储能滤波电感L两端的电压eL为：eL = Ldi/dt = Up – Uo —— K1接通期间（1-136）式中：Ui为输入电压，Uo为直流输出电压，即：Uo为滤波电容两端电压uc的平均值。

在此顺便说明：由于电容两端的电压变化增量ΔU相对于输出电压Uo来说非常小，为了简单，我们这里把Uo当成常量来处理。

对（1-136）式进行积分得：式中i（0）为初始电流（t = 0时刻流过电感L的电流），即：控制开关K1刚接通瞬间，流过电感L的电流，或称流过电感L的初始电流。

开关电源设计思路及计算方法

本文开关电源工作原理是电子发烧友网开关电源工程师全力整理的原理分析，以丰富的开关电源案例分析，介绍单端正激式开关电源，自激式开关电源，推挽式开关电源、降压式开关电源、升压式开关电源和反转式开关电源。

随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。

传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低（只有40% －50%）、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小等缺点。

为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它的效率可达85% 以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。

正因为如此，开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中，本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。

一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。

因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。

调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。

对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。

直流平均电压Ｕ。

可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。

从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。

这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。

二、开关式稳压电源的原理电路1、基本电路图二开关电源基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

逆变电路并联电感计算公式

逆变电路并联电感计算公式在电子电路中，逆变电路是一种将直流电转换为交流电的电路。

逆变电路通常由开关管、电容和电感器组成，其中电感器在逆变电路中扮演着重要的角色。

在逆变电路中并联电感的计算是非常重要的，因为它直接影响了电路的性能和稳定性。

本文将介绍逆变电路中并联电感的计算公式，并对其进行详细的解释。

首先，我们需要了解一下逆变电路中的并联电感是如何工作的。

在逆变电路中，电感器主要用来平滑电流和提高电路的效率。

当直流电输入到逆变电路中时，电感器会储存电能，并在开关管切断时释放这些电能，从而产生一个平滑的交流电流。

因此，并联电感的计算是为了确保电路中的电感器能够有效地储存和释放电能，从而实现稳定的逆变效果。

在逆变电路中，并联电感的计算公式如下：L = (V (1 D)) / (2 f ΔI)。

其中，L表示电感的值，V表示输入电压，D表示占空比，f表示开关频率，ΔI表示电流波动范围。

这个公式的推导过程比较复杂，但是我们可以通过对每个参数的解释来理解它的含义和作用。

首先，输入电压V是指逆变电路的输入直流电压。

这个参数决定了电感器需要储存的能量大小，因此直接影响了电感的值。

一般来说，输入电压越大，所需的电感值就越大。

其次，占空比D是指开关管导通时间与周期时间的比值。

占空比决定了电感器储存和释放能量的时间，因此也直接影响了电感的值。

一般来说，占空比越大，所需的电感值就越小。

再次，开关频率f是指开关管的工作频率。

开关频率决定了电感器需要储存和释放能量的次数，因此也直接影响了电感的值。

一般来说，开关频率越高，所需的电感值就越小。

最后，电流波动范围ΔI是指电流的最大波动范围。

电流波动范围决定了电感器需要储存和释放的能量大小，因此也直接影响了电感的值。

一般来说，电流波动范围越大，所需的电感值就越大。

通过这个公式，我们可以清楚地看到各个参数对电感值的影响，并且可以根据实际情况来选择合适的电感值。

当然，在实际应用中，还需要考虑到电感器的实际参数和性能，以及电路的其他因素，来确定最终的电感值。

开关电源设计技巧连载六：并联式开关电源

开关电源设计技巧连载六：并联式开关电源1-4．并联式开关电源并联式开关电源的工作原理比较简单，工作效率很高，因此应用很广泛，特别是在一些小电子产品中，并联式开关电源作为DC/DC升压电源应用最广。

例如，很多使用干电池的手提式电器，由于干电池的电压一般只有1.5V或3V，为了提高工作电压，都是使用并联式开关电源把工作电压提高一倍。

并联式开关电源的缺点是输入与输出共用一个地，因此，容易产生EMI干扰。

1-4-1．并联式开关电源的工作原理eL = Ldi/dt = Ui —— K接通期间图1-11-a是并联式开关电源的最简单工作原理图，图1-11-b是并联式开关电源输出电压的波形。

图1-11-a中Ui是开关电源的工作电压，L是储能电感，K是控制开关，R是负载。

图1-11-b中Ui 是开关电源的输入电压，Uo是开关电源输出的电压，Up是开关电源输出的峰值电压，Ua是开关电源输出的平均电压。

当控制开关K接通时，输入电源Ui开始对储能电感L加电，流过储能电感L的电流开始增加，同时电流在储能电感中也要产生磁场；当控制开关K由接通转为关断的时候，储能电感会产生反电动势，反电动势产生电流的方向与原来电流的方向相同，因此，在负载上会产生很高的电压。

在Ton期间，控制开关K接通，储能滤波电感L两端的电压eL正好与输入电压Ui相等，即：对上式进行积分，可求得流过储能电感L的电流为：式中iL为流过储能电感L电流的瞬时值，t为时间变量，i（0）为流过储能电感的初始电流，即：开关K接通前瞬间流过储能电感的电流。

一般当占空比D小于或等于0.5时，i（0）= 0，由此可以求得流过储能电感L的最大电流ILm 为：式中Ton为控制开关K接通的时间。

当图1-11-a中的控制开关K由接通状态突然转为关断时，储能电感L会把其存储的能量（磁能）通过反电动势进行释放，储能电感L产生的反电动势为：式中负号表示反电动势eL的极性与（1-35）式中的符号相反，即：K接通与关断时电感的反电动势的极性正好相反。

十种开关高压电源电感线圈计算参数讲解

十种开关高压电源电感线圈计算参数讲解从事开关电源电路设计的工程师肯定对电感线圈的计算不陌生。

因为在开关电源电路的设计过程当中，时常要设计导线以及线圈的电感、以及线圈匝数的计算，这些计算结果被用来对电路参数进行辅助改动和调整。

本篇文章将介绍几种线圈电感量的计算方法，以供参考。

在进行电路计算的时候，一般都采用SI国际单位制，即导磁率采用相对导磁率与真空导磁率的乘积，即：μ=μrμ0，其中相对导磁率μr是一个没有单位的系数，μ0真空导磁率的单位为H/m。

圆截面电感图1圆截面直导线的电感如图1所示。

其中：L：圆截面直导线的电感[H]l：导线长度[m]r：导线半径[m]μ0：真空导磁率，μ0=4π10-7[H/m]这是在l>>r的条件下的计算公式。

当圆截面直导线的外部有磁珠时，简称磁珠，磁珠的电感是圆截面直导线的电感的μr倍，μr是磁芯的相对导磁率，μr=μ/μ0，μ为磁芯的导磁率，也称绝对导磁率，μr是一个无单位的常数，它很容易通过实际测量来求得。

同轴电缆线的电感图2同轴电缆线电感如图2所示。

其中：L：同轴电缆的电感[H]l：同轴电缆线的长度[m]r1：同轴电缆内导体外径[m]r2：同轴电缆外导体内径[m]μ0：真空导磁率，μ0=4π10-7[H/m]该公式忽略同轴电缆外导体的厚度。

双线制传输线的电感图3 双线制传输线如图3所示。

其中：L：输电线的电感[H]l：输电线的长度[m]D：输电线间的距离[m]r：输电线的半径[m]μ0：真空导磁率，μ0=4π10-7[H/m]该公式的应用条件是：l>>D，D>>r。

两平行直导线之间的互感两平行直导线互感为：其中：M：输电线的互感[H]l：输电线的长度[m]D：输电线间的距离[m]r：输电线的半径[m]μ0：真空导磁率，μ0=4π10-7[H/m] 该公式的应用条件是：>>D，D>>r。

圆环的电感图4 其中：L：圆环的电感[H]R：圆环的半径[m]r：圆环截面的半径[m]μ0：真空导磁率，μ0=4π10-7[H/m]该公式的应用条件是：R>>r。

并联开关电源储能电感的计算

并联开关电源储能电感的计算
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1-4-3．并联开关电源储能电感的计算
与前面计算反转式串联开关电源中储能电感的数值方法基本相同，计算并联式开关电源储能电感也是从流过储能电感的电流为临界连续电流状态着手。

开关电源电感大小计算]

为开关电源选择合适的电感感常为储能元件，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×R ESR。

开关电源电感计算总结

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开关电源电感选择
1.开关电源选择主要控制两个参数：
一个是电感peak current，即电感的峰值电流不能超过电感的饱和电流。

峰值电流可通过调节电感量等来控制，可以通过电感平均电流加上（电感纹波电流/2）来衡量。

一个是inductor peak to peak ripple 即电感纹波电流，即△I，根据公式：
△I=VS*D/(FS*L) **（此公式为近似公式，如手册有公式可按手册上计算）
可以根据纹波电流要求计算出电感量。

一般△I按电感DC current即电感平均电流来计算，具体取的百分比手册会给出一般10%-40%。

电感的DC current计算公式：
I DC =VOUT*IOUT/(VIN*η)，η为转换效率
电感的纹波电流越大，电感上耗散的功率就越大，增加EMI同时也会造成输出的纹波越大，又由于△I与电感成反比，从这个角度看，电感越大越好。

但是，电感越大，会造成开关电源反馈回路增益降低，降低系统的工作带宽，可能导致系统工作不稳定，而且还存在电感越大，尺寸越大的问题。

电感过小会降低输出电流，效率，产生较大的输入纹波。

因此，在选择电感式，要从功耗和电感尺寸、电感量上折中选择。

2.电感计算流程
先列出已知参数VOUT ,VIN, IOUT,FS, η
计算I DC ，根据需要定△I
计算电感量L
3.其他
电感的选择还存在一个参数的选择：电感的直流阻抗，这个参数影响开关电源的转换效率。

电感的直流阻抗与封装形式有关，与尺寸成反比。

电路并联rlc 开关电压计算

电路并联rlc 开关电压计算
本文将介绍电路中并联RLC电路的开关电压计算方法。

并联RLC 电路是一种常见的电路结构，它由一个电感、一个电容和一个电阻并联组成。

在电路中，电容和电感可以起到滤波的作用，而电阻则可以控制电路的电流。

在并联RLC电路中，当电源开关打开时，电路中的电流开始流动，电容和电感会逐渐充电或放电，直到电路中的电荷达到平衡状态。

此时，电路中的电压和电流都达到了稳定状态。

这时，我们可以使用一些公式来计算电路中的开关电压。

首先，我们需要计算电路的总阻抗Z。

根据欧姆定律，电路中的总阻抗等于电路中的总电压除以电路中的总电流：
Z = V/I
然后，我们需要计算电路中的共振频率f。

共振频率是指电路中电容和电感共同作用下的振荡频率。

它可以使用以下公式计算：
f = 1 / (2π√(LC))
其中，L是电路中的电感值，C是电路中的电容值。

当电路工作在共振频率f下时，阻抗值最小，电压和电流的相位差为0，这时电路中的开关电压最大。

因此，我们可以使用以下公式计算电路中的开关电压：
Vswitch = Z × Iswitch
其中，Iswitch是电路中的电流，Z是电路的总阻抗。

通过上述公式，我们可以计算出并联RLC电路中的开关电压，从
而了解电路的工作状态。

在实际应用中，我们可以使用示波器等仪器来测量电路中的电压和电流，并进行验证。