buck电路电感选择和计算

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1、实用标准文案如今，随着传输数据流的需要，电子产品的耗电量与日俱增，开关电源的频率也越来越高，并且对整个电压模块的速度和尺寸要求也越来越严格。电感已经成为所有电源拓扑结构的基本组件，在工业，自动化和DC-DC转换器上广泛使用。特别是满足从0到60A电流大小的范围内对电感提出了更高的要求。电感在电子三组件电感、电容与电阻之中，乃居于产品设计转换的关键地位，电感类组件，必须经过一一的设计与测试才能决定。考虑到目前电感器繁多的规格和种类，在下一代电子产品设计中为电源转换电路选择一个好的电感并不简单，设计者必须在了解电感理

2、论的基础上，再根据结构，额定电流，磁芯材料，磁芯损耗，温度和饱和电流综合评价，选择最佳电感参数。另外值得庆幸的是，许多电感供货商都提供尺寸和性能优秀的产品，甚至还可以修改产品参数以满足用户需求的服务。电感简介电感、电阻和电容合称为三大被动组件，其电器特性虽然各有不同，但却都是3C产品中不可或缺的关键组件。电感的主要功能为稳定电流与去除噪声，另可搭配电阻与电容展现多种功能，故在机器、设备、消费性电子、电力配输与抑制电磁辐射方面被广泛运用。对电感的需求亦因而与日俱增。电感的上游主要是以镍锌与锰锌铁氧体磁芯两大系列为主

3、，因材料特性之不同，分别应用于信息和通讯产品上。铁氧体磁芯（FerriteCore）是以高温烧成的金属氧化物，主要作为高频线圈及变压器等产品之磁芯。电感的发展趋势主要是因应系统产品的发展而变化。在计算机及其周边信息产品方面，由于对空间需求的迫切性不高，电感的发展以朝向产品体积小型化与发展排列式芯片电感为主。在通讯产品方面，由于该类产品对空间需求迫切度高，因此电感器除了朝向小型化发展外，亦需进一步开发整合型组件以因应产品的需求；此外，为因应产品高频化的发展，电感亦需提高其使用频率，而朝向陶瓷等高频材料及组件开发。整

4、体而言，未来电感器将朝向小型化、高频化及整合化发展。电感参数当导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律（Faraday'slaw）－磁生电来分析，电感则精彩文档实用标准文案是电流通过线圈产生的磁通量（Flux）储存在铁心中蓄积能量（Φ=LI），当通过线圈的电流愈大时磁通量也相对愈大，即代表储存的能量增加。产生的

5、感应电动势为：如图1中，开关导通时间段，电感L内的电流逐渐增加，当导通结束后，进入截止时间段，这时候由于L内的电流达到最大值，电感中的电流不能突变，所以，继续有电流流过，当截止时间结束后，电感中的电流达到最小值，重新开始新的周期。电感就是透过这种在交换周期中的导通时间，将能量储存在磁场内，并在断开时，将所储存的能量提供给负载来工作。图1.电感在DC-DCBuck电路中的应用，工作在连续电流模式下。电感两端的电压可以突变但电流不会突变。由于电感中变化磁场会对周边产生电磁辐射，对周边敏感组件产生干扰，因此屏蔽是首先需

6、要考虑的，从图4可以看出屏蔽与非屏蔽电感的区别，他们各有优劣。屏蔽的电感最主要就对外辐射少，但是尺寸比较大，线圈的损耗大，价格也贵。非屏蔽的电感则可以做的很小，电流也可以做的很大，价格也便宜。如果设计中问题辐射是关键因子，屏蔽电感还是首选。另外一个是环形电感越来越受欢迎了，环形有利于电磁屏蔽，并且这种空气的间隙分布也有利提高对电流的处理。图4.屏蔽与非屏蔽电感的比较图5.自屏蔽的环形电感当电流流经时，电感的温度会上升，交流纹波（ACripple）会导致磁芯损耗，而直流电流会导致感应系数下降。稳态状况下直流电流Ir

7、ms引起电感温度上升20-40摄氏度，这也是电感功耗的主要参考。另外，也有将Irms归类成输出电流或开关模块的平均电流。功耗有两部分组成，已是由Irms部分计算的直流损耗P=I2R和AC纹波电流引起的磁芯损耗。磁芯损耗涉及到磁芯材料的选择和磁芯截面甚至纹波电流，开关频率和结合电路部分的感应系数。磁芯损耗的计算在开关开闭期间是不一样的，但是根据经验，可以估算出相对准确的数值。图2.电压通过电感时由于感应电动势的存在导致电压与电流相位相反。由于铁氧体材料拥有高导磁率，因此相当容易让磁通量通过，这将可协助将磁通量维持在

8、电感器的磁芯，同时创造较小尺寸高磁性电感器的可能性。这亦可由上述的电感方程式分析出，采用相关磁芯物质，就可以使用较小的截面积。精彩文档实用标准文案另外，设计者必须意识到电感的工作温度和环境温度的差别，这其中有个电感自身升温的差别。比如说电感工作状态的温度设定在-40到125摄氏度之间，电感工作时自身温度可以升高40摄氏度，那么工作环境的温度就只能设置在-40到85摄氏度之