DCDC功率电感选型
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 共模电感
dcdc 电路共模电感dcdc电路中的共模电感是一种非常重要的元件,它在电路中起着关键的作用。
本文将从共模电感的定义、原理、应用以及选型等方面进行详细阐述。
我们来了解一下共模电感的定义。
共模电感是指在直流-直流转换器(DC-DC转换器)中用于滤除共模噪声的电感。
共模噪声是指同时作用于电路两个输入端的噪声信号,它们具有相同的幅度和相位。
共模电感的主要作用是阻止共模噪声进入电路,从而保证电路的正常工作。
接下来,我们来了解一下共模电感的工作原理。
共模电感的工作原理基于电感的特性。
当共模噪声进入电路时,共模电感会产生反向的电流,从而抵消共模噪声。
共模电感的大小取决于电路的设计和要求,一般来说,共模电感的阻抗应与电路输入端的负载匹配。
共模电感在电路中有着广泛的应用。
首先,它常用于直流-直流转换器中,用于滤除共模噪声。
在高频电路中,共模电感也常被用于滤波器和功率放大器中,起到抑制共模噪声的作用。
此外,共模电感还常被用于干扰抑制、电源线滤波、通信设备、医疗设备等领域。
在选用共模电感时,需要考虑一些关键因素。
首先是电感值的选择,通常选择的电感值应能满足电路的要求。
其次是电感的尺寸和结构,要根据电路的空间和布局要求来选择合适的尺寸和结构。
此外,还需要考虑电感的性能参数,如电感的电流、频率响应等。
最后,还需要考虑电感的可靠性和成本等因素。
总结起来,共模电感在dcdc电路中是一种非常重要的元件。
它能够有效滤除共模噪声,保证电路的正常工作。
共模电感的工作原理是利用电感的特性,通过产生反向电流来抵消共模噪声。
在选用共模电感时,需要考虑电感值、尺寸、性能参数以及可靠性和成本等因素。
通过合理选择和应用共模电感,可以提高电路的性能和稳定性,减少噪声对电路的干扰。
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。
dcdc芯片选型
dcdc芯片选型DCDC芯片是一种直流至直流转换器,它将输入的直流电压转换成所需的输出电压。
由于其高效率、小尺寸和低成本的特点,DCDC芯片在电子设备中得到了广泛的应用。
在选型DCDC芯片时,需要考虑以下几个方面:输入输出电压、电流要求、温度范围、效率、封装和价格。
首先,要确定DCDC芯片的输入输出电压范围。
根据不同应用领域的需求,可以选择不同的DCDC芯片来满足要求。
例如,一些设备需要低电压输入,如3V或5V,而其他设备可能需要更高的电压输入。
其次,要考虑DCDC芯片的电流要求。
电流是DCDC芯片的一个重要参数,它决定了芯片能够提供的最大电流输出。
根据设备的功耗和电流需求,选择适合的DCDC芯片。
第三,要考虑DCDC芯片的温度范围。
在某些应用中,环境温度可能会较高或较低,因此需要选择具备广泛工作温度范围的DCDC芯片,以确保其稳定性和可靠性。
其次,要考虑DCDC芯片的效率。
高效率的DCDC芯片能够将输入电源的电能转化为输出电压,减少能源浪费和发热。
因此,在选型时应选择具有高效率的DCDC芯片。
另外,还可以考虑DCDC芯片的封装形式。
常见的DCDC芯片封装形式有QFN、SOP、BGA等。
根据电路布局和PCB设计的要求,选择适合的封装形式。
最后,要考虑DCDC芯片的价格。
DCDC芯片的价格根据其功能和性能而有所不同。
较高性能的芯片通常价格较高,而较低性能的芯片价格相对较低。
根据设计预算和性能需求,选择适合的DCDC芯片。
综上所述,选型DCDC芯片时需要考虑输入输出电压、电流要求、温度范围、效率、封装和价格等因素。
根据不同应用的需求,选择适合的DCDC芯片可以提高电子设备的性能和可靠性。
功率电感选型注意事项
一:针对实际情况进行选型
一般我们用到功率电感都会有特定的工作环境或者对于功率电感的大小、焊盘的相应要求,结合实际情况我们找大小适合的功率电感能够对于我们的实际需求起到帮助作用,当然我们除了要注意到尺寸、焊盘问题外,还要考虑到具体的外部环境影响,这样才能够让功率电感获得工作状态。
另外我们还可以参考功率电感的实际使用场合,比如DC-DC回路或CPU 电路,都有对应的功率电感与之对应。
二:根据具体环境进行选择
不同的设备或者装置所给予功率电感的对应条件不同,比如一些情况下回路中电流的大小确定,则可以根据这一条件进行选择。
再或者一些情况下电路的设计会对功率电感有相应的要求,那么我们可以结合具体情况来判断电感的额定电流及相应的速度,进而选择适合的功率电感。
电感的应用及选型
电感的应用及选型电感,从工艺技术上,领先的基本上是三大日系厂商:TDK、Murata、Taiyo Yuden。
这三家的产品线完整,基本上可以满足大多数需求。
三家都有相应的选型软件,有电感、电容等所有系列的产品及相关参数曲线。
在电路设计中,电感主要有三大类应用:·功率电感:主要用于电压转换,常用的DCDC电路都要使用功率电感;·去耦电感:主要用于滤除电源线或信号线上的噪声,EMC工程师应该熟悉;·高频电感:主要用于射频电路,实现偏置、匹配、滤波等电路。
功率电感功率电感通常用于DCDC电路中,通过积累并释放能量来保持连续的电流。
功率电感大都是绕线电感,可以提高大电流、高电感;多层片状功率电感也越来越多,通常电感值和电流都较低,优点是成本较低、体积超小,在手机等空间限制较大的产品中有较多应用。
功率电感需要根据所选的DCDC芯片来选型。
电感值通常应使用DCDC芯片规格书推荐的电感值;电感值越大,纹波越小,但尺寸会变大;通常提高开关频率,可以使用小电感,但开关频率提高会增加系统损耗,降低效率;额定电流功率电感一般有两个额定电流,即温升电流和饱和电流;当电感有电流通过的时候,由于损耗的存在,电感发热而产生温升,电流越大,温升越大;在额定的温度范围内,允许的最大电流即为温升电流。
增加磁芯的磁导率,可以提高电感值,通常使用铁磁性材料做磁芯。
铁磁性材料存在磁饱和现象,即当磁场强度超过一定值时,磁感应强度不在增加,即磁导率下降了,也就是电感下降了。
在额定电感值范围内,允许的最大电流即为饱和电流。
磁滞回线:磁性材料-------铁氧磁体,比重计,多孔性材料密度仪,液体密度计,固体颗粒体积测试仪,磁性材料密度仪。
通常对DCDC电路设计,要计算峰值(PEAK)电流和均方根(RMS)电流,通常规格书中会给出计算公式。
温升电流是对电感热效应的评估,根据焦耳定律,热效应需要考虑一段时间内的电流对时间的积分;选择电感时,设计RMS电流不能超过电感温升电流。
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电感选型指南
一:电感主要参数意义DC-DC外围电感选型需要考虑以下几个参数:电感量L,自谐频率f0,内阻DCR,饱和电流Isat,有效电流Irms;电感量L:L越大,储能能力越强,纹波越小,所需的滤波电容也就小;但是L越大,通常要求电感尺寸也会变大,DCR增加;导致DC-DC效率降低;相应的电感成本也会增加;自谐频率f0:由于电感中存在寄生电容,使得电感存在一个自谐振频率;超过此F0是,电感表现为电容效应,低于此F0,电感才表现为电感效应阻抗随频率增大而增加;内阻DCR:指电感的直流阻抗;该内阻造成I2R的能量损耗,一方面造成DC-DC降低效率,同时也是导致电感发热的主要原因;饱和电流Isat:通常指电感量下降30%时对应的DC电流值;有效电流Irms:通常指是电感表面温度上升到40度时的等效电流值;二:DC-DC电感选型步骤根据DC-DC的输入输出特性计算所需的最小电感量;;对于电感量的计算,各DC-DC芯片手册上有明确的计算方法,请以手册为准,以下公式只是个举例说明对于Buck型DC-DC,计算公式如下Lmin=Vout1-Vout/Vinmax/FswIrpp其中:Vinmax = maximum input voltageVout = output voltagefsw = switching frequencyIrpp = inductor peak-to-peak ripple current通常将Irpp控制在50%的输出额定电流Irate;则上述公式变化如下:Lmin=2Vout1-Vout/Vinmax/FswIrate对于Boost型DC—DC的Lmin电感计算公式如下:Lmin=2Vinmax1-Vinmax/Vout/FswIrate根据电感的精度,计算出有一定裕量的电感值例如:对于20%精度的电感,考虑到5%的设计裕量;则Dc-DC所需的电感为L=Lmin确定我们所需的电感为比计算出的电感L稍大的标称电感例如:有一手机使用Buck型DC-DC,其输入为电池Vinmax= =,开关频率Fsw=,输出电流Irate=500mA,输出电源Vout=则其DC-DC所需的电感Lmin= 2/uH=L==.距离最近的一个标称电感为,所以DC-DC外部电感选用电感;在给定的的标称电感下,考虑以下限制因素最终决定电感的选型;1,电感自谐频率f0需10倍于开关频率Fsw以上;2, 饱和电流Isat和有效电流Irms中较低的一个需是DC-DC额定电流输出Irate的倍以上; 3, DCR越低越好4,叠层电感比绕线电感好损耗小5,带屏蔽的电感比不带屏蔽的电感好;改善EMI另外,电感的成本和体积也是需要权衡的;。
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。
DC-DC电路设计技巧及器件选型原则
1.概念:DC-DC指直流转直流电源(Direct Current)。
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,实现最佳指标等,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。
02.架构分类1)常见的三种原理架构:A、 Buck(降压型DC/DC转换器)图1 B、Boost(升压型DC/DC转换器)图2 C、Buck-Boost(升降压型DC/DC转换器)图3 2)Buck电路工作原理详解图4伏秒平衡原则:处于稳定状态的电感,电感两端的正伏秒积等于负伏秒积,即:电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。
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。
DC-DC转换器电感参数详解2-设计应用
DC-DC转换器电感参数详解2-设计应用在上一篇文章中,我们对DC-DC转换器的要求以及电感参数中的电感值、公差和电阻进行了介绍。
本文中,我们将对电感的其它参数进行详细讲解。
自谐频率(SRF)每个电感线圈都有一些联带的分布电容,与电感值一起形成一个有自谐频率的并联谐振回路。
对于大多数转换器来说,电感ZH是在远低于SRF的频率下工作。
这个通常在电感数据中显示为“典型”值。
电流额定值在确定一个功率电感时,电流额定值或许是Z难确定的额定值。
在整个开关循环过程中,通过DC-DC转换器电感的电流总是在变化,并且可能是循环到循环的变化,这取决于转换器的运作,包括由于突加负载或线路变化而产生的瞬变电流或尖峰电流。
这就产生一个不断变化的电流值,有时具有非常高的峰均比。
正是峰均比使额定值的确定变得困难。
如果用Z大瞬时峰值电流作为“电流额定值”来选择电感是不必要的;但如果用平均电流作为电流额定值来选择电感,当通过峰值电流时,电感可能无法正常工作。
解决此问题的方法是寻找有两种电流额定值的电感,一个用来应付因峰值电流导致的铁芯饱和,一个用来解决平均电流的发热问题。
饱和电流电流通过电感的一个影响是铁芯饱和。
DC-DC转换器的电流波形一般都有一个直流成分。
此直流电流通过电感时偏置铁芯从而导致其磁通量饱和。
设计人员需要知道,当发生饱和时,电感值下降,元件功能也不再表现为电感。
图1是一个带气隙的铁氧体磁芯的电感值与电流的曲线图。
可以看到,当电感进入饱和区域时,这条曲线有一个“拐点”。
因此,对饱和电流的定义就显得有些随意,但必须对其进行定义。
在图2的例子中,饱和电流被定义为电感值下降10%时的电流。
在10-20%的范围内进行定义是很普遍的,但应注意的是,有些电感目录可能会定义为电感值下降50%时的电流。
这会增大电流额定值,但就电流的可用范围而言,这可能会引起误导。
“图1:线艺DO3316P-103的电感与直流偏流”图1:线艺DO3316P-103的电感与直流偏流“图2:铁芯饱和及不饱和时的电感电流波形”图2:铁芯饱和及不饱和时的电感电流波形通常能够直接从转换器电流波形中看出电感铁芯饱和,di/dt与电感值是成反比的。
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。
电源设计之电感选型
电源设计之电感选型一:电感主要参数意义DC-DC外围电感选型需要考虑以下几个参数:电感量L,自谐频率f0,内阻DCR,饱和电流Isat,有效电流Irms。
电感量L:L越大,储能能力越强,纹波越小,所需的滤波电容也就小。
但是L越大,通常要求电感尺寸也会变大,DCR增加。
导致DC-DC效率降低。
相应的电感成本也会增加。
自谐频率f0:由于电感中存在寄生电容,使得电感存在一个自谐振频率。
超过此F0是,电感表现为电容效应,低于此F0,电感才表现为电感效应(阻抗随频率增大而增加)。
内阻DCR:指电感的直流阻抗。
该内阻造成I2R的能量损耗,一方面造成DC-DC降低效率,同时也是导致电感发热的主要原因。
饱和电流Isat:通常指电感量下降30%时对应的DC电流值。
有效电流Irms:通常指是电感表面温度上升到40度时的等效电流值。
二:DC-DC电感选型步骤根据DC-DC的输入输出特性计算所需的最小电感量。
(对于电感量的计算,各DC-DC芯片手册上有明确的计算方法,请以手册为准,以下公式只是个举例说明)对于Buck型DC-DC,计算公式如下Lmin=【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irpp其中:Vinmax=maximum input voltage Vout=output voltagefsw=switching frequency Irpp=inductor peak-to-peak ripple current通常将Irpp控制在50%的输出额定电流Irate。
则上述公式变化如下:Lmin=2*【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irate对于Boost型DC—DC的Lmin电感计算公式如下:Lmin=2*【Vinmax*(1-Vinmax/Vout)】/Fsw*Irate之前还是工程师的时候,在做高密度贴装电源方案时,L1,L3电感选型为普通工字10uH贴片电感,EMC测试余量不足,后面不停调整电路,效果均不理想;后来深圳电感厂商Tcccoil的工程师建议改用屏蔽电感(一体电感),解决了EMC问题.一体成型电感从性能到价格方面是真的能替代传统电感呢,师兄弟们都觉得,一体成型电感工艺比一般的电感要复杂,生产成本较高,价格贵。
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)
dcdc的参数及使用注意事项(电感储能型)
一、常用指标。
1,开关频率。
开关频率F=1/T=1/(T ON + T OFF).开关频率低,由于开和关的时间都比较长,因此为了输出不间断的需要,需要把电感值加大点,这样可以让电感可以存储更多的磁场能量。
同时,由于每次开关比较长,能量的补充更新没有如频率高时的那样及时,从而电流也就会相对的小些。
更高频率DCDC有很多优势。
目前开关频率已达到数百KHz甚至上千KHz,开关频率的提高,会使脉冲变压器、滤波电感、电容的体积、重量都大大减小。
频率越高,所需要的电感的感值就越小,电感线圈的圈数越少,直流阻抗越低。
频率越高,所需要的电容的容值就越小,电容的体积越小。
开关频率提高,也会使瞬时响应更快。
高频率也会带来一些缺点。
主要缺点就是效率会降低,热耗散也会增加。
开关频率的倍频会对射频系统造成干扰。
2,纹波系数和噪声。
DCDC开关电源工作在高频开关状态,会产生传导干扰和辐射干扰。
如无特别要求,一般纹波电流控制在不超过平均电感电流的两成。
Buck降压型DCDC的纹波系数为:可知,要想降低纹波电压ΔV O,除与输出电压有关外,增大储能电感L和滤波电容C可以起到显著效果,提高半导体开关电源器件的工作频率也能收到同样的效果。
Boost升压型DCDC的纹波系数为:可知,要想降低纹波电压ΔV O,除与输出电压有关外,增大滤波电容C可以起到显著效果,提高半导体开关器件的工作频率也能收到同样的效果。
Buck-Boost升降压型DCDC的纹波系数为:电感储能型DC/DC是电源噪声和开关辐射噪声(EMI)的来源。
宽带 PFM 电感式 DC/DC 变换器会在宽频带内产生噪声。
可采取提高电感式DC/DC变换器的工作频率,使其产生的噪声落在系统的频带之外。
电荷泵不使用电感,因此其 EMI影响可以忽略。
泵输入噪声可以通过一个小电容消除。
3,输入电压。
电感式DC/DC 变换器的最小输入电压可以做的较小,比如电池供电专用电感式DC/DC 变换器可在低至1V甚至更低的电压下启动工作,因此非常适合用于单节电池供电的电子设备。
DCDC电感怎么选?
消费类应用是现代DC/DC 变换器需求的主要驱动力。
在这类应用中,功率电感主要被用于电池供电设备、嵌入式计算,以及高功率、高频率的DC/DC 变换器。
了解电感的电气特性对于设计紧凑型、经济型、高效率、并具备出色散热性能的系统至关重要。
电感是一种相对简单的元件,它由缠绕在线圈中的绝缘线组成。
但当单个元件组合在一起,用来创建具有适当尺寸、重量、温度、频率和电压的电感,同时又能满足目标应用时,复杂性就会增加。
选择电感时,了解电感数据手册中标明的电气特性非常重要。
本文将提供指导,帮助您为解决方案选择合适电感,同时阐明如何在设计新型DC/DC 变换器时预测电感性能。
01【电感是什么?】电感是一种电路元件,它可以在自身磁场中储存能量。
电感通过储存将电能转换为磁能,然后向电路提供能量以调节电流。
当电流增加,磁场就会增强。
图 1 展示了电感模型。
图1: 电感的电气模型电感是采用绝缘线绕成线圈形成的。
线圈可以是不同的形状和尺寸,也可以使用不同的芯材缠绕。
电感的大小则取决于匝数、磁芯尺寸和磁导率等多种因素。
图 2 显示了关键的电感参数。
图2: 电感参数表 1 显示了如何计算电感 (L)。
表1: 计算电感(L)下面,我们将详细描述常见的电感参数。
02【磁导率】磁导率是材料响应磁通量的能力,也表明了在施加的电磁场中有多少磁通量可以通过电感。
表2显示了磁导率对磁通密度(B)的增强。
表2:计算磁通密度(B)从表 2可以看出,磁通量的浓度取决于磁芯的磁导率和尺寸。
图 3 显示了一个没有磁芯的线圈。
图3: 空心线圈空心线圈的磁导率为常数值(µr air),大约等于 1。
图 4 显示了一个带磁芯的电感。
当然,有磁芯时,磁场会增强。
图4: 带磁芯的电感不同磁芯材料的典型磁导率不同。
表 3 列出了三种不同芯材的磁导率。
表 3:磁芯磁导率03【电感值(L)】电感将感应的电能存储为磁能的能力通过电感值来体现。
在开关输入电压驱动电感的同时,电感要为输出负载提供恒定的直流电流。
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(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
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:
(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#43;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。