DC-DC开关电源电感选型指南

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DCDC变换器电感电容选型与参数设计工具

DCDC变换器电感电容选型与参数设计工具

DCDC变换器电感电容选型与参数设计工具DC-DC变换器是一种常用的电力电子设备,用于将直流电能转换成所需的直流电压或电流。

在设计和实现这种变换器时,选择合适的电感和电容是至关重要的。

本文将介绍DC-DC变换器电感和电容的选型原则,并提供一个参数设计工具来辅助选型。

1. 电感选型原则电感是DC-DC变换器中重要的元件之一,它可以存储电能并平滑电流波形。

以下是一些电感选型的原则:1.1 电感电感的值应根据所需的电流和电压来确定。

较大的电感值可以减小输入输出电流的涟漪,并提高输出电压的稳定性。

1.2 额定电流额定电流是电感的最大工作电流。

选取电感时,要确保其额定电流大于或等于所需的工作电流,以确保电感工作的可靠性。

1.3 电感电流饱和电流是电感饱和的最大电流。

要确保所选电感的饱和电流大于所需的最大工作电流。

2. 电容选型原则电容也是DC-DC变换器中必不可少的元件之一,它可以存储电能并平滑电压波形。

以下是一些电容选型的原则:2.1 额定电压电容的额定电压应大于或等于所需的输入输出电压,以确保电容工作的安全可靠性。

2.2 电容容值电容的容值应根据所需的输出电流和输出电压波动幅度来确定。

较大的容值可以减小输出电压的纹波和噪声。

2.3 电容ESR和ESL电容的等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)是需要考虑的参数。

较低的ESR和ESL值可以减小电容损耗和电流谐振的可能性。

3. 参数设计工具为了辅助电感和电容的选型与参数设计,我们开发了一个简单实用的工具。

该工具基于输入输出电压、电流要求以及其他设计要求,能够自动计算出合适的电感和电容数值,并提供相关的参数和规格建议。

你可以根据实际需求,在工具中输入所需的参数,并获得相应的选型结果。

总结:本文介绍了DC-DC变换器中电感和电容的选型原则,以及一个参数设计工具,帮助您选择合适的电感和电容。

正确的选型和参数设计对于DC-DC变换器的性能和可靠性至关重要。

DCDC 电路中电感的选择

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(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。

警告:上面的计算是假设各元器件(MOSFET 上的导通压降,电感的导通压降或异步电路中肖特基二极管的正向压降)上的压降对比输入和输出电压是可以忽略的。

DCDC电路中电感的选择

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。

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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

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开关转换器中电感的选择

DCDC开关转换器中电感的选择

在大多数降压型DC-DC开关转换器中,成本、尺寸、电阻和电流容量决定了的选取。

很多这种应用都在开关转换器数据手册或评估板中给出了特定的电感值,但是这些值通常都针对特定应用或者满足特定性能标准。

本文中将讨论使用开关稳压器MAX8646的评估板来评估各种电感的效率、噪声(输出纹波)和暂态响应。

该评估板包含有一个电感,可以同时提供较高的效率和快速负载暂态响应。

较低的电感值导致较低的效率,较大的电感以暂态响应为代价提供更高的效率。

本文中讨论的其他电感经过选择可以与评估板的PCB封装相匹配,并且能以最小的改动(如果需要)来配合评估板的电路。

尺寸考虑表1中两个系列的电感提供不同的磁芯尺寸。

它们的外形相似,但是FDV0630系列电感在电路板上要高1mm。

较高的高度使得使用较短的铜线成为可能-使用更大的直径或较少的匝数,或二者兼具。

以及更低的电感表现出很低的效率,因此不考虑更小的电感。

较小的电感值还带来较大的峰值电流,它必须保持低于MAX8646的最低电流限制以防止失稳。

另一方面,大于1μH的电感也不合适。

请注意较大的FDV0630系列电感具有相同的电感值和引脚,但是提供更低的电阻和更高的额定电流。

关于电感磁芯的尺寸、材料和磁导率的详细比较本文将不赘述。

表1-评估电感磁芯的考虑Toko公司的FDV系列电感采用铁粉芯,它们提供更好的温度稳定性并且相对于其他可选磁芯成本更低。

其他选择是钼坡莫合金粉末(MPP)、气隙铁氧体以及铁硅铝磁合金(Kool Mm)或高磁通磁环。

鉴于混合镍、铁和钼粉末的成本,MPP通常是最昂贵的选择,铁硅铝磁合金是一种次昂贵的复合粉末磁芯。

在多数电源中常见的罐形、E和EI形磁芯为气隙铁氧体。

这些外形可以在必要时提供灵活性和可变性,但是成本更高。

高磁通磁环通常用于滤波电感而不是电源变换电路。

性能评估和效率比较图1电路中各种电感的效率比较显示,在输出电流低于2A时1μH电感具有最好的效率,在低于3A时μH的效率最低。

DC-DC的功率电感选择

DC-DC的功率电感选择

Ptotal=Pcore + 1.磁滞损耗 2.涡流损耗
Pcu 1.直流电阻损耗 2.交流损耗(趋肤效应)
(1)确认输出电流 (2)确认电感值 Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin) (3)根据Lmin选取L (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
所以可选取15003563使用
Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin) 电感在上MOS打开过程中两端电压 △V≈Vin-Vout =L △I/ △t △t =1/f * Vout/Vin 即 Vin-Vout= f*L*△I * Vin /Vout So!!! L=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin)
一般来说 △I取20%-30%的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。
例子:SY8120 12V转1.2V 2A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 15003563 SWPA6045S 4R7MT/3.3A/顺络 饱和电流 4.97A 温升电流 3.3A



1 功率电感分类 2 功率电感参数解释 3 DCDC电感选择 ——关耀枢 2014-9-
20
无屏蔽电感
带磁屏蔽罩
Coating Resin
一体成型
外形
优点
便宜

DC-DC升压和降压电路电感参数选择详解

DC-DC升压和降压电路电感参数选择详解

DC-DC 升压和降压电路电感参数选择注:只有充分理解电感在DC-DC 电路中发挥的作用,才能更优的设计DC-DC 电路。

本文 还包括对同步DC-DC 及异步DC-DC 概念的解释。

DC-DC 电路电感的选择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 是具中的输出电容1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 。

Figure 1. Basic Switching Action of a Converter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▼ State 2(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 F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1:匕输出电压高,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。

DCDC电感选型指南

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。

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-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。

直流转换电路中电感器选取 磁芯与尺寸篇

直流转换电路中电感器选取 磁芯与尺寸篇

直流转换电路中电感器选取磁芯与尺寸篇
在进行降压型直流开关转换器设计时,很多因素决定了电感的选取,比如成本、尺寸等因素都在考虑之列。

不少开关转换器的数据手册中都给出了规定好的电阻值。

但是这些数据都是为了实现某个性能或者应用而给出的,并不能适用在不同的状况中,本篇文章将从尺寸和磁芯的角度出发,来对DC-DC转换器中的电感器选择给出建议。

 尺寸考虑
 表1-评估电感
 表1中两个系列的电感提供不同的磁芯尺寸。

它们的外形相似,但是
FDV0630系列电感在电路板上要高1mm。

较高的高度使得使用较短的铜线成为可能-使用更大的直径或较少的匝数,或二者兼具。

 0.2mH以及更低的电感表现出很低的效率,因此不考虑更小的电感。

较小的电感值还带来较大的峰值电流,它必须保持低于最低电流限制以防止失稳。

另一方面,大于1μH的电感也不合适。

请注意较大的FDV0630系列电感具有相同的电感值和引脚,但是提供更低的电阻和更高的额定电流。

关于电感磁芯的尺寸、材料和磁导率的详细比较本文将不赘述。

 磁芯的考虑
 Toko公司的FDV系列电感采用铁粉芯,它们提供更好的温度稳定性并且相对于其他可选磁芯成本更低。

其他选择是钼坡莫合金粉末(MPP)、气隙铁氧体以及铁硅铝磁合金(Kool Mm)或高磁通磁环。

鉴于混合镍、铁和钼粉末的成本,MPP通常是最昂贵的选择,铁硅铝磁合金是一种次昂贵的复合粉末磁芯。

在多数电源中常见的罐形、E和EI形磁芯为气隙铁氧体。

这些外形。

DC-DC升压和降压电路电感参数选择

DC-DC升压和降压电路电感参数选择

DC-DC升压和降压电路电感参数选择详解注:只有充分理解电感在DC-DC电路中发挥的作用,才能更优的设计DC-DC电路。

本文还包括对同步DC-DC及异步DC-DC概念的解释。

DC-DC电路电感参数选择详解DC-DC电路电感的选择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。

DC-DC电感选型指南

DC-DC电感选型指南

DC-DC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1、根据DC-DC的输入输出特性计算所需的最小电感量。

对于Buck型DC-DC,计算公式如下Lmin=【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irpp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=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*Irate2、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=1.25*Lmin3、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= =4.2V,开关频率Fsw=1.2MHZ,输出电流Irate=500mA,输出电源Vout=1.2V则其DC-DC所需的电感Lmin= [2*1.2*(1-1.2/4.2)]/(1.2*0.5)uH=2.85uHL=2.86uH*1.25=3.57uH.距离3.57uH最近的一个标称电感为4.7uH,所以DC-DC外部电感选用4.7uH电感。

dcdc选电感参数

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)

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。

DCDC功率电感选型

DCDC功率电感选型
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
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电感怎么选?

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。

干货手把手教你为DCDC转换器选择电感和电容

干货手把手教你为DCDC转换器选择电感和电容

干货手把手教你为DCDC转换器选择电感和电容在DC/DC转换器的设计上,电感和电容器的选择特別重要,必须充分理解电路工作、电流路径、各器件担负什么工作或任务,才能选择合适的电感和电容。

本文从思考步骤、计算公式、实例上给出了如何为降压型DC/DC转换器选择合适的电感和电容。

电感的选择在设计降压型DC/DC转换器时,电感的选择很重要。

性能或特性视其选择而有极大的影响。

电感的选择步骤或电感值等的计算方法基本上标示于利用电源IC的技术规格。

电感的选定步骤首先,介绍电感选定的步骤。

1)计算必要的电感值L2)计算流向电感的最大电流(输出电流+1/2纹波电流)3)根据已计算的L值(或近似)选择已计算电感饱和电流的最大电流以上的电感(注意:在短路或瞬态状态下计算出可能会流出的最大值以上的电流,因此有以最大开关电流为基础来选择的方法)基本上根据计算并考虑余量后做决定。

余量的求取法基于公司的设计规则或经验法则。

1)电感值的计算首先,根据以下公式计算电感值。

2)电感最大电流的计算接着,根据以下公式计算电感的最大电流。

从公式和电流波形可知,ILPEAK值为ΔIL的1/2加IOUT的值。

根据已计算的电感值和电感的最大电流选择近似的电感值且饱和电流在最大电流以上的电感。

以下为选择例。

电感的选定实例条件:VIN = 12V 、VOUT = 3.3V、IOUT = 2A、r = 0.3、f SW = 380kHz 根据上述结果,饱和电流2.3A以上的10μH电感成为出发点。

之所以称为出发点,是因为此计算非绝对性,在考虑短路或瞬态状态的情况等有可能必须变更。

使电感值变化的电感电流在这里,为加深对电感工作的理解,进一步说明电感值变化时电感电流如何变化的情形。

下图表示在相同工作条件下将电感值设为0.4μH、1μH、2.2μH时ILPEAK。

从公式也可得知,当电感值L变小时,ILPEAK会増加,可以获得许多直流叠加电流。

不过,通过ILPEAK増加,有必要容许更多的直流叠加电流。

DC-DC电路中电感的选择

DC-DC电路中电感的选择

深入剖析电感电流――DC/DC 电路中电感的选择原文:Fairchild Semiconductor AB-12: Insight into Inductor Current 翻译:frm(注:只有充分理解电感在DC/DC电路中发挥的作用,才能更优的设计DC/DC电路。

本文还包括对同步DC/DC及异步DC/DC概念的解释。

)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。

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DC_DC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
1,根据DC-DC的输入输出特性计算所需的最小电感量。

对于Buck型DC-DC,计算公式如下
Lmin=【V out*(1-V out/Vinmax)】/Fsw*Irpp
其中:Vinmax = maximum input voltage Vout = output voltage
fsw = 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*【V out*(1-V out/Vinmax)】/Fsw*Irate
对于Boost型DC—DC的Lmin电感计算公式如下:
Lmin=2*【Vinmax*(1-Vinmax/V out)】/Fsw*Irate
2,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=1.25*Lmin
3,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= =4.2V,开关频率Fsw=1.2MHZ,输出电流Irate=500mA,输出电源Vout=1.2V
则其DC-DC所需的电感Lmin= [2*1.2*(1-1.2/4.2)]/(1.2*0.5)uH=2.85uH L=2.86uH*1.25=3.57uH.
距离3.57uH最近的一个标称电感为4.7uH,所以DC-DC外部电感选用
4.7uH电感。

4,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1.3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。

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