20170425-开关电源中的电感面积积设计公式(一)

开关电源中的电感面积积设计公式（一）

普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士

A ：直流滤波电感的面积积设计公式：

(t i L t

I I

图1： 一般化的直流滤波电感和其电流波形

图1是开关电源中的一个一般化的直流滤波电感和其电流波形。当该电感的电感量和电流已知时，我们可以通过适当的推导，得到上述一般化直流滤波电感的面积积设计公式。具体推导如下：

由电感的磁链公式，可得：m c L m L Lpeak B A N N LI =Φ=

所以有：

m

L Lpeak c B N LI A = （1） 其中：m B 为电感电流峰值所对应的磁密，其选取须保证sat m B B <。在电感采用（H ），电流采用（A ），磁密采用（Gass ），截面积采用2)(cm 这一单位制时，上式中要加一个系数，如下所示：

28)(10cm B N LI A m

L Lpeak c ×= （2） 根据窗口方程：

a Lrms L KW J

I N = （3） 其中：J 为绕组的电流密度，K 为窗口系数，a W 为铁芯的窗口面积，所以有： KJ I N W Lrms L

a = （4） 在电流采用（A ），电流密度采用2)/(mm A ，窗口面积采用2)(cm 这一单位制时，上式中要

加一个系数，如下所示：

22)(10cm KJ

I N W Lrms L a −×= （5） 从式（2）和式（5），可以得到： 46)(10cm KJ B I LI A W m Lpeak Lrms c a ××=

× （6） 其中：Lrms I 为图1中电感电流的有效值，当电感电流的纹波较小时，L Lrms I I ≈；在电感电流纹波较大时，可通过计算获得该有效值电流。

B ：交流滤波电感的面积积设计公式：

(t i L 图2： 一般化的交流滤波电感和其电流波形

图2是开关电源中的一个一般化的交流滤波电感和其电流波形。它与直流滤波电感中的电流波形之区别在于：交流滤波电感电流中有两个频率分量，一个是开关频率分量，一个是输出低频分量，图中的峰值电感电流指的是包含开关纹波后的峰值电流值。当该电感的电感量和电流波形已知时，通过推导可获得交流滤波电感的面积积设计公式同样为（6）式，只是其有效值电流可用电流波形中的低频分量有效值近似。