电感选择
电感值确定
电感的值由纹波电流决定
1 一般是额定电流的30%
2 L=Vout*(1-D)/(Iripple)*F
双向 DCDC 升压与降压共用一个电感, 一般计算公式都是计算出电感量的最小值,
设计中的电感量既要满足 BUCK 的最小电感量, 也要满足 BOOST 的最小电感量。
但电感设计并不是越大越好。 电感设计的越大, 回路带宽越小, 回路的动态响应越慢,同时电感大了, 电感中的导线等效阻抗也带来损耗, 同时电感量越大, 电感体积和重量也越大。
所以电感取值稍微大于 BUCK 的最小电感和 BOOST 的最小电感之间的最大值即可。
在开关电源中, 开关频率越低, 开关损耗越小, 但是输出纹波越大, 开关频率越高,开关损耗也越高, 输出纹波越小。
电感上的损耗
铜损:DCR直接计算
铁损:官网找
电感注意事项
电感的饱和电流满足 Irated+0.5*IIripple(额定电流+纹波电流)
例题计算
应用在实际中, 在提高电能变换效率的同时, 需要兼顾纹波大小。 首先开关频率设定在 20KHZ。
当 DC/DC 变换器处于降压模式时, 输入电压 udc=30V, 输出电压为 u0=18.5V,输出电流为 2A。 此时占空比为(拿自己做研究生电赛的东西直接截图的)
布线要点
注意点 | 详细说明 |
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寄生电感 关键走线 | 在开关转换期间,某些走线(覆铜线路)的电流会瞬间停止,而另外一些走线电流同时瞬间导通(均在开关转换时间100ns之内发生〉.这些走线为“关键走线”'每个开关转换瞬时都产生很高的d//dr。整个线路混杂细小但不低的电压尖峰.方程V=L X dI在走线中起作用.L是PCB走线的寄生电感,每英尺大约20nh |
关于测量点 | 实验室环境测量时,不应在关键走线的某处使用一段软线接电流探头,因为电流环路会增加附加电感,是的噪音尖峰上升,测出开关电流或舂二极管电流几乎不可能,只能测电感电度波形. |
滤波 | 应在开关的“静默”端(电源测)与最接近开关的GND接入一小容mlcc(0.1uf-1uf)。 |
信号采集 | 信号采集的反馈电感应远离IC |
重点部分“扑铜地” | 亊实上增加某些走线宽度对电路可能是不利的.例如buck电路从开关节点到二极管的走线是“热”(电压变动的〉的任何带有变动电压的导体不管它流过电流的大小,只要其尺寸足够大就会形成E型天线,因此应该减少开关节点处的走线面积。避免的“铜溢”的原因。唯一允许大面积敷销的电压节点是接地点。其他走线可能造成寄生高频噪音而辐射效应 |
线宽与线长 | 已知减小走线电感的最好方法是减小长度.而不是增加宽度。超过某一定限度后再加宽走线并不能显著减小电感. |
平行走线 | 将2条电流走线平行布置.流过它们的电流大小相等而方向相反,从而使磁场大大削弱。这两条平行走线在PCB的同一面上时要靠得非常近.若使用双面PCB.最好的办法是将两条平行走线置于板子两面(或相邻层)相对位置.为加强互耦以消去磁场,这些走线应尽》宽些, |
共模电感选择
共模电感选取
根据共模电感的额定电流、直流电阻以及额定频率下阻抗值要求,可以按步骤进行设计:
1 根据阻抗值计算最小电感值
2 选择共模电感磁芯材料以及磁芯尺寸
3 确定线圈匝数
4 选择导线
共模电感最小电感值计算公式
Xl为频率为f时的阻抗值
扼流圈电感值是用负载(单位:Ohms)除以信号开始衰减时的角频率或以上频率。例如,在50Ω的负载中,当频率达到4000 Hz 或以上时信号开始衰减,则需要使用1.99 mH (50/2π×4000)的电感。选择所需滤波的频段,共模阻抗越大越好,因此在选择共模电感时需要看器件资料,主要根据阻抗频率曲线选择。
电感量计算出来后和普通设计电感一样,在此就不详细展开。
自己在绕制电感时要注意些事项,
1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。
2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要出现饱和。
3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。
4)线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的而授能力