DCDC 转换器选择最合适的电感与电容
dcdc电压升高的原因
dcdc电压升高的原因DC-DC电压升高的原因DC-DC电压升高是指在直流-直流(DC-DC)转换器中,输出电压高于输入电压的情况。
在现代电子设备中,DC-DC转换器广泛应用于电源管理、电动车辆、太阳能系统等领域。
了解DC-DC电压升高的原因对于设计和优化转换器电路至关重要。
本文将详细介绍DC-DC电压升高的原因。
1. 提高转换器的转换比DC-DC转换器的核心组件是开关器件和电感。
通过调节开关器件的导通和关断时间,可以改变电感中的电流,并以此来控制输出电压。
当导通时间增加时,电感中的电流也会增加,从而使输出电压升高。
因此,通过提高转换器的转换比,可以实现DC-DC电压升高。
2. 增加输入电压另一种实现DC-DC电压升高的方法是增加输入电压。
在输入电压较低的情况下,可以通过使用升压变压器或者电容器来提高输入电压。
升压变压器可以将输入电压升高到所需的水平,而电容器则可以通过充放电来实现电压升高。
3. 使用多级转换器多级转换器是一种将多个DC-DC转换器级联起来的方法,可以实现更高的输出电压。
每个转换器的输出电压都比前一个转换器的输入电压高,通过级联,可以将输出电压逐级升高。
多级转换器在高压直流输电、太阳能系统等领域有着广泛的应用。
4. 提高开关频率开关频率是指开关器件在导通和关断之间切换的速率。
提高开关频率可以增加电感中的电流变化速率,从而使输出电压升高。
然而,提高开关频率也会增加开关损耗和EMI(电磁干扰)问题,需要在设计和优化中进行综合考虑。
5. 选择合适的电感和电容电感和电容是DC-DC转换器中非常重要的元件。
选择合适的电感和电容可以影响转换器的性能和效率。
通过选择具有适当电感值和电容值的元件,可以实现更高的输出电压。
总结:DC-DC电压升高是通过调整转换器的转换比、增加输入电压、使用多级转换器、提高开关频率和选择合适的电感和电容来实现的。
在实际应用中,需要根据具体的需求和限制来选择合适的方法。
选择最佳DCDC变换器的要点及途径
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。
DCDC电路中电感的选择
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转换器如何选择电感与电容
DCDC转换器如何选择电感与电容DC-DC转换器是一种将直流电压转换为不同电压级别的器件。
在选择电感和电容时,需要考虑转换器的工作频率、功率要求、效率、体积、成本等因素。
接下来将从这些方面详细介绍如何选择电感和电容。
1.工作频率:工作频率是选择电感和电容的关键因素之一、转换器的工作频率通常为几十千赫兹到几兆赫兹,不同频率的转换器对电感和电容的要求也不同。
一般来说,工作频率较高的转换器需要使用低电感值和小电容值的元件,而工作频率较低的转换器则需要使用高电感值和大电容值的元件。
2.功率要求:转换器的功率要求是选择电感和电容的另一个关键因素。
功率要求高的转换器通常需要使用高电流承受能力的电感和电容,以保证转换器的稳定性和可靠性。
此外,功率要求高的转换器还需要考虑元件的能量损耗、温升等因素,以确保转换器的高效率运行。
3.效率:效率是转换器的重要指标之一,也是选择电感和电容的重要考虑因素。
较高的效率意味着转换器的能量损耗较小,因此在选择电感和电容时应考虑其损耗等效系列电阻和损耗等效并联电阻等参数。
通常选择较低电感值和小电容值的元件可以提高转换器的效率。
4.体积:转换器的体积是另一个需要考虑的因素。
较小体积的转换器往往需要较小的电感和电容。
因此,在选择电感和电容时应考虑其尺寸和重量,以满足转换器体积小、重量轻的要求。
5.成本:成本是选择电感和电容的重要考虑因素之一、较大电感值和较大电容值的元件通常成本较高,而较小电感值和较小电容值的元件成本相对较低。
在选择电感和电容时,应根据转换器的成本预算,选择性价比高的元件。
综上所述,选择适合的电感和电容需要综合考虑工作频率、功率要求、效率、体积和成本等因素。
需要注意的是,不同转换器的特性和要求有所差异,因此在选择电感和电容时应根据具体的应用场景进行综合考虑,并多进行实验验证。
直流可调稳压电源的电感与电容选择与设计
直流可调稳压电源的电感与电容选择与设计现代电子设备对电源质量要求越来越高,而直流可调稳压电源在各个领域中得到广泛应用。
而在设计直流可调稳压电源时,电感与电容的选择是非常关键的步骤。
本文将介绍直流可调稳压电源中电感与电容的选择与设计要点。
一、电感的选择与设计1. 距离选择:在选择电感时,应考虑电感与其他元件之间的距离。
距离太长会导致电感元件产生感性耦合的问题,影响电源的稳定性。
因此,应选择距离较近的电感元件。
2. 频率响应:电感的频率响应特性对直流可调稳压电源的性能也有一定影响。
一般来说,对于频率较高的应用,应选择频率响应较好的电感元件。
而对于稳压要求较高的应用,可以选择具有较平缓频率响应的电感元件。
3. 电感值的选择:电感值的选择应根据具体的设计要求来决定。
一般来说,较小的电感值可以提供较快的响应速度,适用于对动态性能要求较高的应用。
而较大的电感值可以提供较好的稳定性,适用于对稳定性要求较高的应用。
4. 饱和电流:在选择电感元件时,还需要考虑其饱和电流。
电感元件的饱和电流应大于电源输出的最大工作电流,以确保电感元件能够正常工作并不发生损坏。
二、电容的选择与设计1. 电容值的选择:电容值的选择应根据直流可调稳压电源的输出电流来确定。
一般来说,较小的电容值可以提供较快的响应速度,适用于对动态性能要求较高的应用。
而较大的电容值可以提供较好的稳定性,适用于对稳定性要求较高的应用。
2. 电容的额定电压:在选择电容时,还需要考虑其额定电压。
电容的额定电压应大于直流可调稳压电源的最大输出电压,以确保电容能够正常工作并不发生损坏。
3. 电容的引出方式:根据具体的设计要求,选择合适的电容引出方式。
常见的引出方式有脚针式、贴片式等。
脚针式电容适用于手工焊接,而贴片式电容适用于自动化生产。
4. 电容的温度特性:在选择电容时,还需要考虑其温度特性。
温度特性良好的电容能够在较宽的温度范围内保持稳定性能,适应不同环境条件。
DCDC-BUCK中电感的选型思考
DCDC电路应该是硬件设计中最常见的电路,而Buck用得尤其多,下文介绍下电路中电感选型的几个思考。
BUCK电路选型的最重要的两个参数:电感值,电感电流。
电感电流一般有2个值:Isat是指饱和电流,一般指饱和电流(Saturation Current)电感值下降到30%(不同厂家定义有所不同,一般为10%-30%)的电流。
---dcdc电路中感电流瞬间值不能超过这个。
Irms是温升电流,也就是加电流后,电感产品自我温升温度不超过40度时的电流。
---dcc电路中电感电流有效值不能超过这个.电感值计算公式:Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin) ---同步BUCK,异步需要加入二极管的电压步骤:(1)确认输出电流Iout(2)确认电感值Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin)一般来说△I(上图的Ipp)取20%-30%的Iout(最大输出电流),f为DCDC开关频率(3)根据Lmin选取L,一般略取大一点(4)通过上面的公式计算△I,ImaxImax=Iout+1/2 △I,饱和电流要大于Imax(5)确认电感的饱和电流要大于Imax温升电流要大于Iout确认输出电流以上公式网上颇多,如果只写到这里,那么本文也没什么价值。
主要是有一个问题,上述的Iout到底取多少呢?是DCDC芯片的最大输出电流能力,还是实际工作过程中真正使用的最大电流呢?笔者认为应是DCDC芯片的最大输出电流能力,比如2A的DCDC芯片,那么这里Iout取2A。
理由如下:假设实际要用到2A电流,与芯片能力是一样的,那么不管取芯片电流能力还是实际使用电流,按照公式算得电感值是相同的,用这个电感可以设计出输出2A的DCDC电路。
这时如果用这个电路接入500mA的负载,即实际输出电流是500mA,难道就不能用了,显然是可以的。
由公式知道,L与输出电流成反比,如果按照实际电流计算,在接小负载时,比如200mA,那么算得的L值是2A时的10倍,电感值大,体积就大,这是我们不希望的。
DCDC电感选型指南
DCDC电感选型指南DC/DC电感是直流-直流转换电路中的重要元件,主要用于存储和传递能量。
选用合适的电感对于电路的性能和效率至关重要。
本文将为您介绍DC/DC电感的选型指南,帮助您在设计中选择正确的电感。
1.了解电路工作条件在选择电感之前,首先需要了解电路的工作条件。
这包括输入电压范围、输出电压范围、输出电流范围以及开关频率等。
根据这些参数可以确定电感所需的工作模式(连续模式或间断模式)和承载能力。
2.确定电感的额定电流电感的额定电流是电感能够承受的最大电流。
在计算额定电流时,需要考虑开关频率、电感的内阻和温度等因素。
一般来说,额定电流应大于或等于电路中的最大输出电流,以确保电感工作在安全范围内。
3.选择合适的工作模式根据电路的工作参数,确定电感的工作模式。
连续模式适用于较低的开关频率和较小的电流波动,而间断模式适用于较高的开关频率和较大的电流波动。
选择合适的工作模式可以提高电路的效率和稳定性。
4.计算电感值根据电路的输入电压范围、输出电压范围和开关频率,可以计算出所需的电感值。
一般来说,电感值越大,电感能存储的能量就越多。
但是,较大的电感值也会带来较大的尺寸和成本。
所以需要在尺寸、成本和性能之间进行权衡。
5.选择合适的磁芯材料DC/DC电感通常采用磁芯来增加电感的存储能量。
选择合适的磁芯材料可以提高电感的效率和性能。
常见的磁芯材料包括铁氧体、烧结铁氧体、金属材料等。
不同的磁芯材料具有不同的磁导率、饱和磁感应强度、磁阻等特性。
根据电路要求选择适合的磁芯材料。
6.考虑温升和寿命在选择电感时,需要考虑电感的温升和寿命。
温升是指电感在工作过程中的温度升高,而寿命是指电感的使用寿命。
高温会影响电感的性能和寿命。
因此,在选择电感时,需要考虑电感的温升和寿命要求,选择合适的电感。
7.参考厂商规格书最后,在选型过程中,可以参考厂商的规格书和应用手册。
规格书通常提供了电感的详细性能参数、选型指南和使用注意事项等信息。
DCDC电路设计的一些技巧和应该如何选择元器件说明
DCDC电路设计的一些技巧和应该如何选择元器件说明DC-DC指直流转直流电源(DirectCurrent)。
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。
dcdc肖特基参数选择 -回复
dcdc肖特基参数选择-回复题目:DCDC肖特基参数选择的详细解答引言:DCDC肖特基稳压器是一种在电力转换中应用广泛的元件。
它具有高效率、小体积和稳定的特点,因此在各种电子设备中得到广泛应用。
本文将详细介绍如何选择DCDC肖特基稳压器的参数,以帮助读者更好地理解和应用该元件。
一、什么是DCDC肖特基稳压器?DCDC肖特基稳压器是一种电压转换器,能够从一个电源提供稳定的输出电压。
它通过使用肖特基二极管和电感元件的帮助,将输入电压转换为所需的输出电压。
DCDC肖特基稳压器具有高效率、低压降和低发热的特点,适用于各种电子设备。
二、选择肖特基二极管的参数选择合适的肖特基二极管是DCDC肖特基稳压器设计中的重要步骤。
以下是一些选择的关键参数:1. 正向电压降(VF):正向电压降是指肖特基二极管在正向偏置时的电压降。
一般来说,较低的正向电压降能够提供较高的效率,并减少对系统的不利影响。
2. 转导上升(RS):转导上升是指正向电压降随电流增加而增加的速率。
较小的转导上升能够提供更为稳定的输出电压。
3. 反向漏电流(IR):反向漏电流是指肖特基二极管在反向偏置时的漏电流。
较小的反向漏电流能够减少功耗并提高效率。
选择合适的肖特基二极管需要根据所需的输出电压和输出电流来进行权衡。
三、选择电感元件的参数选择合适的电感元件也是DCDC肖特基稳压器设计中的关键步骤。
以下是一些选择的关键参数:1. 电感值(L):电感值表示电感元件的感应效果和储能能力。
较大的电感值可以提供更好的稳定性和过载能力。
2. 饱和电流(ISAT):饱和电流是指电感元件在达到饱和状态时所能承受的最大电流。
选择具有高饱和电流的电感元件可以避免过载问题。
3. 串联电阻(DCR):串联电阻是指电感元件的直流电阻。
较小的串联电阻能够减少功耗并提高效率。
选择合适的电感元件需要考虑系统的输出电流和电感元件的性能。
四、选择其他必要元件的参数除了肖特基二极管和电感元件外,还需要选择其他必要的元件,如输出电容和滤波电容。
DCDC功率电感选型
D C D C功率电感选型
公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
DCDC功率电感(Inductor)选型
1、功率电感分类
2、电感主要参数
3 、DCDC感量计算
电感过小——输出纹波大
电感过大——动态响应不好,
电感太大,太小可能会改变DCDC的工作模式
电感饱和后,电流会急剧增加,使电感温度升高,同时会影响其它元件的寿命
步骤:
(1)确认输出电流
(2)确认电感值
Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin)
一般来说△I取20%-30%的Iout ,f为DCDC开关频率
(3)根据Lmin选取L,一般略取大一点
(4)通过上面的公式计算△I,Imax
Imax=Iout+1/2 △I
(5)确认电感的饱和电流要大于Imax
温升电流要大于Iout
(6)实测
因为电感的交流参数都是在100K正弦波下所测的,实际应用中会有区别,所以最后需要通过实测来确认电感是否适合。
实例:
例子:SY8120 12V转 2A输出开关频率 500K
Lmin=()*(2**500K*12)=
综合考虑后,选取
△I=(23%)
Imax=2+2=
SWPA6045S 4R7MT/顺络
饱和电流
温升电流
经验:建议最大电流+△I要求小于电感饱和电流的80%
所以可选取使用
(7)下表1为△I的理论计算值
4 、感值标注、常见封装
5、某电感型号表。
dcdc选电感参数
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。
dcdc方案
DC-DC方案1. 简介DC-DC(Direct Current to Direct Current)方案是一种将电流从直流转换为直流的电力转换技术。
它在许多领域中被广泛应用,包括电子设备、通信系统、汽车电子和太阳能电池等。
DC-DC方案通过改变输入电压的水平、电流的波形和电流的输出模式来满足所需的电力转换需求。
2. 工作原理DC-DC方案基于两个关键的电力转换原理:升压和降压。
2.1 升压升压是指将较低电压的直流电源转换为较高电压的过程。
这种转换是通过使用电感和电容等器件来实现的。
DC-DC升压方案的关键组件是升压变换器,它包括开关元件(如MOSFET或BJT)、电感和电容。
升压的基本过程如下:1.当开关元件闭合时,电感器上的电流增加,储存了能量。
2.当开关元件打开时,电感器上的电流减小,能量被释放。
3.通过选择合适的电感和电容数值,可以将输入电压高效地升压到所需的输出电压。
2.2 降压降压是指将较高电压的直流电源转换为较低电压的过程。
与升压类似,降压也是通过使用电感和电容等器件来实现的。
DC-DC降压方案的关键组件也是降压变换器,它包括开关元件、电感和电容。
降压的基本过程如下:1.当开关元件闭合时,电感器上的电流增加,储存了能量。
2.当开关元件打开时,电感器上的电流减小,能量被释放。
3.通过选择合适的电感和电容数值,可以将输入电压高效地降压到所需的输出电压。
3. DC-DC方案的优势DC-DC方案相比其他电力转换技术具有以下优势:•高效性:DC-DC方案可以实现高效能量转换,减少能量损耗。
•稳定性:DC-DC方案可以提供稳定的输出电压和电流,适用于对电力供应要求较高的应用。
•可调性:DC-DC方案可以通过调整输入和输出参数来满足不同应用的需求。
•小型化:DC-DC方案可以通过优化设计和集成化来实现小型化,适用于空间受限的应用。
4. DC-DC方案的应用DC-DC方案广泛应用于各种领域,包括但不限于以下几个方面:4.1 电子设备DC-DC方案在电子设备中被广泛应用,用于将电池供电的低电压转换为各种类型的电子设备所需的工作电压。
DCDC功率电感选型
(7)下表1为△I的理论计算值
4、感值标注、常见封装
5、某电感型号表
一般来说△I取20%-30%的Iout,f为DCDC开关频率
(3)根据Lmin选取L,一般略取大一点
(4)通过上面的公式计算△I,Imax
Imax=Iout+1/2△I
(5)确认电感的饱和电流要大于Imax
温升电流要大于Iout
(6)实测
因为电感的交流参数都是在100K正弦波下所测的,实际应用中会有区别,所以最后需要通过实测来确认电感是否适合。
实例:
例子:SY812012V转1.2V2A输出开关频率500K
Lmin=(12-1.2)*1.2/(2*0.3*500K*12)=3.6uH
综合考虑后,选取4.7uH
△I=0.45A(23%)
Imax=2+0.45/2=2.225A
顺络
饱和电流4.97A
温升电流3.3A
经验:建议最大电流+△I要求小于电感饱和电流的80%
DCDC功率电感(Inductor)选型
1、功率电感分类
2、电感主要参数
3、DCDC感量计算
电感过小——输出纹波大
电感过大——动态响应不好,
电感太大,太小可能会改变DCDC的工作模式
电感饱和后,电流会急剧增加,使电感温度升高,同时会影响其它元件的寿命
步骤:
(确认输出电流
(2)确认电感值
Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin)
深入剖析电感电流-DCDC 电路中电感的选择
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降压电路中电感电容
dc-dc降压电路中电感电容DC-DC降压电路是一种常用的电子电路,用于将直流电压降低到所需的电压水平。
其中,电感和电容是降压电路中重要的元件。
电感是一种储存电能的元件,通常由线圈组成。
当电流通过电感时,会在电感中产生磁场。
当电流发生变化时,磁场也会发生变化,从而产生感应电动势。
这个感应电动势的大小与电流变化的速率成正比。
因此,电感可以用来稳定电流,防止电流突变。
而电容则是一种储存电能的元件,通常由两个电极和介质组成。
当电压施加在电容上时,电荷会在电容的两个电极之间积累。
当电容器的电压发生变化时,储存在电容器中的电荷也会发生变化,从而产生电流。
这个电流的大小与电压变化的速率成正比。
因此,电容可以用来稳定电压,防止电压突变。
在DC-DC降压电路中,电感和电容的作用是相互协调的。
当输入电压施加到电路中时,电感会稳定电流,防止电流突变,而电容则会稳定输出电压,防止电压突变。
通过合理选择电感和电容的数值,可以实现所需的降压效果。
在实际应用中,为了进一步提高DC-DC降压电路的效率和稳定性,还可以采用一些其他的技术手段,如采用PWM调制技术、使用反馈控制等。
这些技术可以使得DC-DC降压电路在不同负载条件下都能够保持稳定的输出电压,并且具有较高的转换效率。
电感和电容在DC-DC降压电路中起着重要的作用。
它们通过稳定电流和电压,使得电路能够正常工作,并提供所需的输出电压。
合理选择电感和电容的数值,结合其他的技术手段,可以进一步提高电路的效率和稳定性。
通过不断的研究和改进,DC-DC降压电路在各个领域得到了广泛的应用,并为现代电子设备的发展做出了重要贡献。
DCDC模块电源的选择与应用包括接地电容
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。
DC-DC输入输出匹配电容选择
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。
DCDC电路中电感的选择
DCDC电路中电感的选择[电路设计资料]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(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。
dcdc电路设计降压电路器件要求
dcdc电路设计降压电路器件要求
在设计DC-DC降压电路时,一些常见的器件要求如下:
1.开关元件:降压电路中常用的开关元件有MOSFET和BJT 等,这些器件应具备低导通压降、高开关速度和良好的导热性能。
2.电感元件:电感元件用于储存能量和稳定电流,要求具备较
高的感值、低的串联电阻和低的矢量携带电流饱和电流。
3.电容元件:电容元件用于滤波和储存能量,要求具备低ESR (等效串联电阻)和低电感值,以提高整体效率。
4.稳压器件:稳压器件用于提供稳定的参考电压,例如三端稳
压器件LM317等。
5.保护元件:降压电路中的保护元件包括过流保护元件、过压
保护元件等,用于保护电路和负载不受损坏。
6.反馈元件:用于提供电压反馈和控制,例如放大器、电阻分
压网络等。
除了以上常见的器件,还需要考虑其他因素,如工作环境温度、电路频率、功率需求和可靠性要求等,以选择合适的器件。
此外,还应注意元件的封装形式和尺寸,以确保其适应电路设计和布局的要求。
DCDC如何选择电感与电容(超实用、经典)
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。
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圖 5a:L = 10μ H / COUT = 10μ F
圖 5b:L = 4.7μ H / COUT = 22μ F
圖 1:電感選擇 多數 TPS6220x 應用的電感值都在 4.7~10μ H 之間,實際值則由漣波電流要求決定。一般 而言,漣波電流最好不要超過平均電感電流的兩成。另外,如公式 1 所示,輸入或輸出電 壓升高也會增加漣波電流。當然,電感必須能承受峰值開關電流而不會造成核心飽和,否 則電感的功耗就會變大。
器時,最好不要讓 LC 乘積的移動範圍太大,尤其較小的電感或電容可能會將轉角頻率移 到更高的頻率,因此在選擇這類零件時要特別注意。 在從負載暫態出現到 P-MOSFET 導通為止的這段時間裡,輸出電容必須提供負載所需的 全部電流。輸出電容提供的電流會在等效串聯阻抗的兩端產生電壓降,這個電壓降必須從 輸出電壓扣除。等效串聯阻抗越小,輸出電容提供電流給負載時的電壓損失就越少。為了 將 TPS62200 轉換器的解決方案體積減到最小,並且改善其負載暫態響應能力,最好搭配 4.7μ H 電感和 22μ F 輸出電容。 圖 5a/5b:TPS62204 在 3.6V 輸入電壓及 1.6V 固定輸出電壓下,搭配不 同濾波器所得到的負載暫態效能
圖 4:TPS62204 (1.6V) 搭配 RDC = 240mΩ 和 ISAT = 700mA 的 4.7μ H 線繞 電感時,所得到的效率、負載電流和輸入電壓關係圖 輸出電容 拿掉輸出電容可以節省成本和電路板空間。輸出電容的基本選擇考量包括漣波電流、漣波 電壓和迴路穩定性。 輸出電容和電感的等效串聯阻抗 (ESR) 會直接影響輸出漣波電壓。輸出漣波電壓則能從 電感漣波電流 (Δ IL) 和輸出電容的等效串聯阻抗輕易估算出來。 為了減少漣波電壓,應選擇等效串聯阻抗最小的電容,例如採用 X5R/X7R 技術的 4.710μ F 電容就能將等效串聯阻抗減到 10mΩ 左右。如果負載較小或應用對於漣波並不在 意,那麼也可採用較小的電容。 德州儀器的控制迴路架構能讓設計人員選擇所用的輸出電容和補償控制迴路,以便得到最 好的暫態響應及迴路穩定性。元件內部補償功能通常都有一組最合適的操作條件,且很容 易受到輸出電容特性的影響。 TPS6220x 系列降壓轉換器都內建迴路補償功能,因此選擇外部 LC 濾波器時,必須確保 它能與內部補償電路搭配作業。這款元件的內部補償電路已經針對 16kHz 的 LC 轉角頻率 最佳化,這相當於 10μ H 電感和 10μ F 輸出電容。根據經驗法則,在選擇不同的輸出濾波
電感核心材料的功耗 (磁滯功耗和渦流功耗) 集膚效應 (電流在高頻時集中到導線表面的現象) 造成的額外電感功耗 附近其它線圈造成的磁場功耗 (近接效應) 輻射功耗 這些功耗零件可合併成一個代表電感品質的串聯功耗電阻 Rs。但 Rs 無法經由數學計算求 出,所以廠商通常會利用阻抗分析儀測量電感在整個頻率範圍內的阻抗特性,包括電感的 XL(f)、Rs(f) 和 Z(f) 等個別分量。 如公式 2 所示,電感線圈電抗 (XL) 與總電阻 (Rs) 的比值是電感品質的特性參數,又稱 為品質因數 (Q)。電感的功耗越大,做為儲能元件的效果就越差。
圖 2:簡化後的等效電路 雖然 Rs 的功耗與頻率有關,電感的直流阻抗 RDC 卻必然是規格表上列出的值。這個直流 電阻值是在室溫下透過簡單的電阻測量而得,其值與線圈材料或 SMD 電感結構有關。 直流阻抗 RDC 的體積會對線圈溫度的升高產生直接影響,而電感電流也應避免超過額定值 太久。 電感線圈的總功耗包括直流阻抗 RDC 和下列頻率相關零件的功耗:
I L
VOUT 1 VOUT 1 V f L IN
(1)
小電感雖能提高輸出電流迴轉率,從而改善轉換器的負載暫態響應,但也會造成輸出電壓 漣波變大。大電感則能降低漣波電流,減少電感核心的磁滯功耗。 電感線圈的總功耗可由功耗電阻 Rs 代表,再與理想電感 Ls 串聯後,即為圖 2 簡化後的等 效電路。
為可攜式應用 DC/DC 轉換器選擇最合適的電感與電容
作者:Christophe Vaucourt 隨著無線手機、PDA 和其它可攜式電子產品不斷縮小,功能又日益複雜,設計工程師正 面對著越來越多來自於電池壽命、電路板面積、散熱及耗電的問題。 效率通常是使用直流電源轉換器的主要原因。許多設計利用線性穩壓器把電池電壓轉換為 較低的電源電壓,但效率卻比不上採用交換式穩壓器的設計。本文將說明設計人員在衡量 解決方案的體積、效能和成本時,所面對的一些常見問題。 大訊號與小訊號響應 交換式轉換器採用複雜的穩壓機制,因此無論負載大小都能維持高轉換效率。現代處理器 的核心電源需要穩壓器提供良好快速的大訊號響應能力,例如處理器從閒置狀態切換到全 速操作模式時,核心電流需求將從數十微安培迅速增至數百毫安培。 當負載狀態改變時,控制迴路會迅速回應,以便將電壓維持在穩壓範圍內。至於迴路響應 是大訊號響應或小訊號響應,則要由負載改變的程度和速率決定。小訊號參數通常是根據 穩態操作點所定義,本文將幅度少於穩態操作點 10%的變化稱為小訊號變化。 在實際應用裡,誤差放大器的電壓迴轉率有其上限,再加上負載暫態通常都快於誤差放大 器響應速度,因此它不可能在暫態發生時立即控制迴路,必須先由輸出電容提供所需的暫 態電流,直到電感電流跟上為止。 大訊號響應會讓迴路暫時失去作用,因此迴路必須儘快跟上暫態變動,並在完成大訊號響 應後回到正常操作。一般而言,迴路頻寬越大,迴路的暫態負載響應速度就越快。 雖然穩壓迴路的增益和相位邊限對小訊號或許已經足夠,但交換式穩壓器仍可能在輸入電 源或負載暫態時變得不穩定或出現鈴振現象 (ringing)。因此電源供應設計人員在選擇外部 零件時,就必須瞭解這些限制,否則他們的設計可能會出問題。 電感選擇 本文將以圖 1 所示的基本降壓穩壓器為例,說明如何選擇電感。
Q X L L 電抗 RS RS 總電阻
(2)
圖 3a/3b:RDC = 240mΩ 和 ISAT = 700mA 的 4.7μ H 線繞電感
圖 3a:品質因數與頻率 (Hz) 關係圖
圖 3b:功耗電阻 (Ω ) 與頻率 (Hz) 的關係圖
圖 3a 和 3b 的品質與頻率關係圖都能協助特定應用選擇最合適的電感。從品質曲線的測量 結果可發現:頻率低於轉折點 (Q 值最大) 的部份都屬於功耗較小的操作區,但電感若用 於轉折點以上的更高頻率,其功耗就會快速增加 (Q 值下降)。 適當設計的電感可大幅減少效率損失。隨著核心材料及形狀不同,電感的體積/電流和價 格/ 電流關係都會改變。採用鐵氧材料的隔離電感就能縮小體積和減少電磁輻射。一般而 言,電感的選擇除了要考慮價格和體積要求外,還要注意磁場輻射及電磁干擾。