開關電源電感器選用的解決方案
發布時間:2013-08-24 責任編輯:colin
本文將闡明為非隔離式開關電源(SMPS)選用電感器的基本要點。所舉實例適合超薄型表麵貼裝設計的應用,像電壓調節模塊(VRM)和負載點(POL)型電源,但不包括基於更大底板的係統。
圖1所示為一個降壓拓撲結構電源的架構,該構架廣泛應用於輸出電壓小於輸入電壓的係統。在典型的降壓拓撲結構電路中,當開關(Q1)閉合時,電流開始通過這個開關流向輸出端,並以某一速率穩步增大,增加速率取決於電路電感。根據楞次定律,di=E*dt/L,流過電感器的電流所發生的變化量等於電壓乘以時間變化量,再除以這個電感值。由於流過負載電阻RL的電流穩定增加,輸出電壓成正比增大。

在達到預定的電壓或電流限值時,控製集成電路將開關斷開,從而使電感周圍的磁場衰減,並使偏置二極管D1正zheng向xiang導dao通tong,從cong而er繼ji續xu向xiang輸shu出chu電dian路lu供gong給gei電dian流liu,直zhi至zhi開kai關guan再zai度du接jie通tong。這zhe一yi循xun環huan反fan複fu進jin行xing,而er開kai關guan的de次ci數shu由you控kong製zhi集ji成cheng電dian路lu來lai確que定ding,並bing將jiang輸shu出chu電dian壓ya調tiao控kong在zai要yao求qiu的de電dian壓ya值zhi上shang。圖tu2所示為在若幹個開關循環周期內,流過電感器和其它降壓拓撲電路元件上的電壓和電流波形。

dianganzhiduiyuzaikaiguanduankaiqijianbaochiliuxiangfuzaidedianliuhenguanjian。suoyibixusuanchubaochijiangyabianhuanqishuchudianliusuobixudezuixiaodianganzhi,yiquebaozaishuchudianyaheshurudianliuchuyuzuichatiaojianxia,rengnenggouweifuzaigongyingzugoudedianliu。weiquedingzuixiaodedianganzhi,xuyaozhidaoruxiaxinxi:
·輸入電壓範圍
·輸出電壓及其規定範圍
·工作頻率(開關頻率)
·電感器紋波電流
·運行模式:連續運行模式還是非連續運行模式
下列公式用於計算降壓變換器所需的電感值。L1=Vo(1-Vo/(Vin-Von))/(f*dI)
連續運行模式下:dI < 1/2I
為(wei)了(le)算(suan)出(chu)適(shi)用(yong)於(yu)電(dian)源(yuan)整(zheng)個(ge)運(yun)行(xing)條(tiao)件(jian)的(de)最(zui)小(xiao)電(dian)感(gan)值(zhi),對(dui)參(can)數(shu)值(zhi)的(de)選(xuan)擇(ze)必(bi)須(xu)能(neng)夠(gou)保(bao)證(zheng)在(zai)各(ge)項(xiang)參(can)數(shu)處(chu)於(yu)最(zui)不(bu)利(li)組(zu)合(he)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia),所(suo)選(xuan)擇(ze)的(de)這(zhe)一(yi)電(dian)感(gan)值(zhi)仍(reng)能(neng)將(jiang)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)保(bao)持(chi)在(zai)特(te)定(ding)的(de)數(shu)值(zhi)範(fan)圍(wei)內(nei)。而(er)針(zhen)對(dui)降(jiang)壓(ya)型(xing)電(dian)源(yuan),其(qi)最(zui)不(bu)利(li)組(zu)合(he)條(tiao)件(jian)為(wei):輸shu入ru電dian壓ya和he頻pin率lv均jun處chu於yu各ge自zi的de最zui低di數shu值zhi時shi。此ci外wai,還hai要yao將jiang輸shu出chu電dian壓ya也ye取qu為wei其qi最zui小xiao規gui定ding值zhi,以yi確que定ding能neng夠gou保bao持chi正zheng常chang調tiao節jie功gong能neng所suo需xu的de最zui低di電dian感gan值zhi。設she計ji者zhe可ke以yi按an照zhao自zi己ji所suo習xi慣guan的de方fang式shi,對dui這zhe些xie數shu值zhi進jin行xing控kong製zhi,以yi達da到dao最zui差cha條tiao件jian成cheng立li的de狀zhuang態tai。
按照表1中所列出的數據,最小電感值計算如下:
L1(min)=Vo(min)(1-Vo(min)/(Vin(min)-Von))/(f(min)·dI)
L1(min)=4.95V(1-4.95V/(20V-0.7V))/(693,000Hz * 0.5A)
L1(min)=10.6mh

因此,在這一具體應用中,電感器的電感值至少為10.6 mh,而其電流額定值也要在最低的20anpeidegongzuodianliuzhishang,bingbaochizugoudeanquanxishu。erruguoxuanzeyigedianganzhidiyucizuixiaozhidedianganqi,jiujiangdaozhijiangyabianhuanqikenengwufazaizuidadianliuxiajiangqishuchudianyabaochizaiguidingfanweinei。
將電感值確定以後,實際電感器的設計必須符合相關電氣標準、xitongchicunheanzhuangfangshidengxianzhi。xuduocixingyuanjiangongyingshangjuntigonggezhongxinghaodebiaozhunchanpin,kemanzujuedaduoshudeshejibiaozhunyaoqiu。danshi,zaishejizhongcaiyongxianhuogongyingdebiaozhunchanpin,youkenengdaozhidianganqidexingnenghechicunfangmianyousuobuzu,bingkenengzuizhongduichanpindexiaoshouzaochengbuliyingxiang。erxingyundeshi,baokuotaikedianziCoEv 磁性組件部在內的一些供應商,能夠提供必要的定製工程設計支持, 以滿足將特定電感值、電dian氣qi性xing能neng和he外wai形xing限xian製zhi要yao求qiu結jie合he在zai一yi款kuan完wan全quan成cheng熟shu的de產chan品pin上shang,促cu進jin設she計ji的de最zui優you化hua。充chong分fen利li用yong了le業ye界jie的de專zhuan業ye技ji術shu,從cong而er最zui大da程cheng度du地di縮suo短duan了le設she計ji和he測ce試shi的de時shi間jian,加jia速su產chan品pin的de上shang市shi。
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