設(shè)計(jì)定制電感

電感值決定轉(zhuǎn)換器中的紋波電流。圖3示出了具有兩個(gè)不同紋波值的偽l-真，一個(gè)是負(fù)載電流的20%，另一個(gè)是負(fù)載電流的80%。有了現(xiàn)關(guān)設(shè)備和高質(zhì)量的輸出電容，任何設(shè)計(jì)都可以很好地工作。紋波為80%的小電感具有更好的磁效率，但峰值電流會(huì)更高，輸出電壓紋波會(huì)更大。整體性能的真實(shí)數(shù)字可以像[3]中一樣快速地進(jìn)行模擬，并通過測(cè)量每種情況下的實(shí)際硬件進(jìn)行驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器時(shí)，我們可以輕松更換磁性元件，以便快速評(píng)估各種設(shè)計(jì)。選擇正確的電感值是一個(gè)迭代過程。在鐵芯和繞組設(shè)計(jì)過程中實(shí)現(xiàn)每個(gè)值之前，選擇的全部意義并不明顯，因此在評(píng)估磁迭代之前，不要確定電感的值。

要設(shè)計(jì)的電感器的基本元件如圖4所示。我們需要選擇磁芯面積、匝數(shù)、磁芯材料和間隙來設(shè)計(jì)電感。我們采取的步是選擇磁芯區(qū)域。每種設(shè)計(jì)都可以提供非常寬的磁芯區(qū)域。我們鼓勵(lì)初級(jí)設(shè)計(jì)師嘗試不同的評(píng)估，以快速獲得經(jīng)驗(yàn)并建立知識(shí)庫。圖5顯示了選擇范圍。低端受到間隙大小(您不希望它太大)和電感熱性能的限制。如果冷卻效果好并且設(shè)計(jì)空間非常緊湊，您將選擇范圍底部的核心面積值。

醉的大面積是醉的小面積的25倍。超過這個(gè)尺寸，磁芯中的間隙變得太小而無法控制，并且浪費(fèi)了磁芯面積。隨著尺寸越來越大，部件的溫度將降低。大多數(shù)磁學(xué)手冊(cè)、教科書和手冊(cè)試圖將可用磁芯面積的范圍縮小到給定能量存儲(chǔ)的單一值。這是人為的限制，因?yàn)樵谶@些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中沒有冷卻輸入。Zui愿意嘗試現(xiàn)有的產(chǎn)品系列，并至少針對(duì)幾種不同的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，以理解選擇的意義。

對(duì)于降低L電壓的例子，我們首先計(jì)算電感乘以峰值電流的平方。取值7μH，圖3所示的峰值電流為25A。然后將產(chǎn)品標(biāo)繪在圖5的x軸上，所用的小磁芯面積約為0.45cm2。然后選擇的磁芯是Ferroxcube或TDK的RM8磁芯，如圖1所示。內(nèi)核始終可用，是電力行業(yè)的熱門選擇。

電感該如何選型

當(dāng)恒定電流流過線圈時(shí)，將根據(jù)右手螺旋法則形成所示方向的靜態(tài)磁場(chǎng)。當(dāng)交流電流流過電感器時(shí)，由L產(chǎn)生的磁場(chǎng)是交流磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而在線圈上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生感應(yīng)電流:

當(dāng)電流變大時(shí)，磁場(chǎng)變強(qiáng)，磁場(chǎng)的變化方向與原磁場(chǎng)相同。根據(jù)左手螺旋法則，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原始電流相反，感應(yīng)電流減小。

當(dāng)電流變小時(shí)，磁場(chǎng)變?nèi)?，磁?chǎng)的變化方向與原始磁場(chǎng)相反。根據(jù)左手螺旋法則，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原始電流相同，感應(yīng)電流變大。

以上是倫茨定律。zui的終效果是電感器將阻礙流過的電流L的變化，即電感器對(duì)交流電具有高阻抗。對(duì)于相同的電感，電流變化率越高，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，電感呈現(xiàn)的阻抗越高；如果電流變化率相同，電感不同，感應(yīng)電流越高，電感呈現(xiàn)的阻抗越高。

電感電容濾波解析

電感的阻抗與頻率成正比，電容的阻抗與頻率成反比。因此，電感器可以阻擋高頻的通過，電容器可以阻擋低頻的通過。如果兩者適當(dāng)結(jié)合，不同頻率的信號(hào)可以被過濾。例如，在整流器電路中，可以通過將電容器連接到負(fù)載或?qū)㈦姼衅鞔?lián)到負(fù)載來過濾交流紋波。

感應(yīng)濾波屬于電流濾波，通過電流L產(chǎn)生的電磁感應(yīng)來平滑輸出電流，輸出電壓較低，一般低于交流電壓的有效值。它適用于大電流，電流越大，濾波效果越好。電容和電感的許多特性正好相反。

一般來說，電解電容器用于濾除電流中的低頻信號(hào)，但即使是低頻信號(hào)，它們的頻率也被分成幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，為了適用于不同的頻率，電解電容器也分為高頻電容器和低頻電容器(這里的高頻是相對(duì)的)。

低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流濾波，其工作頻率與50Hz市電一致。然而，高頻濾波電容主要用于開關(guān)電源整流后的濾波，其工作頻率為幾千赫茲至數(shù)萬赫茲。在高頻電路中使用低頻濾波電容時(shí)，由于低頻濾波電容高頻特性差，在高頻充放電時(shí)，其內(nèi)阻大，等效電感高。因此，在使用中，由于電解質(zhì)的頻繁極化，將產(chǎn)生大量的熱量。然而，更高的溫度將蒸發(fā)電容器中的電解質(zhì)，增加電容器中的壓力，并且Z將終導(dǎo)致電容器膨脹和。

電源的濾波電容L的大小是平時(shí)設(shè)計(jì)的。前級(jí)使用4.7u來過濾低頻，第二級(jí)使用0.1u來過濾高頻。4.7uF電容的功能是減少輸出脈動(dòng)和低頻干擾。0.1uF電容用于減少負(fù)載電流瞬時(shí)變化引起的高頻干擾。一般來說，前面的越大越好。兩個(gè)電容值之差約為100倍。電源濾波，尤其是開關(guān)電源，取決于您的等效串聯(lián)電阻(等效串聯(lián)電阻)有多大，而高頻電容的選擇z在其自諧振頻率上表現(xiàn)良好。大容量是為了防止浪涌，其機(jī)理就像防洪能力較強(qiáng)的大型水庫一樣。小電容過濾高頻干擾。任何器件都可以等效為電阻、電感和電容的串并聯(lián)電路，并且會(huì)有自諧振。只有在這個(gè)自諧振頻率下，等效電阻Z很小，所以濾波Z很好！

電感積蓄電流，并維持電流

感應(yīng)儲(chǔ)能的原理可以理解為慣性。水管中的水流不會(huì)因?yàn)閼T性而立即停止。電感也是如此。由于電磁感應(yīng)，流經(jīng)感應(yīng)器的電流不會(huì)瞬間消失。電感本質(zhì)上是電磁體，許多線圈纏繞在磁鐵上。這是電感。

至于為什么電磁體中的電流不能突然改變，感興趣的讀者可以查閱一下高中時(shí)學(xué)過的倫茨定律。為了便于記憶，就把電流想象成水流。

如果有電流的電感器從電路中取出，并且兩端由零電阻的超導(dǎo)導(dǎo)線連接，電感器中的電流將永遠(yuǎn)不會(huì)消失，并且將循環(huán)流動(dòng)。

電感越大，儲(chǔ)存的電就越多。

電感器的應(yīng)用場(chǎng)景不多。在數(shù)字電路板上，電容可能占50%，電阻可能占30%，電感可能超過10%。