电源电感器设计原理、原则与方法

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1、TECHNOLOGY&APPLICATION·技术与应用电源电感器设计原理、原则与方法顾公兵，沈坚，汤长岭，张磊，欧阳玲南京电子技术研究所南京210013摘要：系统分析了电感器的设计原理和设计原则，介绍了设计基本思路和方法，对工程实践具有指导意义。关键词：磁性元件；电感器Theory,Rule,MethodofDesignofInductorsUsedinPowerSupplyGUGongBingSHENJianTANGChangLingZHANGLeiOUYangLing　NanjingResearchInstituteofElec

2、tronicsTechnology,Nanjing210013,chinaAbstract:Theoryandruleofdesignofinductorsusedinpowersupplyareanalyzedstepbystepinthepaper.Onthebase,themethodofdesignisintroduced,whichispracticaladviceforthedesigner.Keywords:magneticcomponent;inductor1引言波）ΔI以及波形；3)工作频率f；4)环境温度T与温升Δ

3、T；5)体积、重量；6)电磁兼容性要求等。由此，电感1.1电感器用途与分类器设计原则：1)电感量具有良好的线性度，即在电流变化[1]范围内电感量基本不变；2)在给定的设计条件下，长期工电感器是最常用的磁性元件之一。电感器主要用途：作温升不会超出限度；3)在满足1)、2)前提下，尽可能体1)滤波；2)抑制电压和电流尖峰，保护开关管、整流管等积小、重量轻；4)尽可能减少电磁干扰。　元器件；3)与电容器组成谐振电路，产生交变的电压和电[2,3]流。根据用途不同，电源电感器可以分为：1)直流阻流2电感器设计方法圈（扼流圈），包括50Hz，40

4、0Hz电源整流滤波阻流圈和开关电源整流滤波阻流圈，用于抑制整流纹波；2)交流阻2.1电磁基本理论流圈，主要用于交流回路镇流、限流，抑制电压和电流尖电感自感电动势：峰；3)谐振电感，主要用于谐振式开关电源和软开关电源变换器，形成谐振回路。(1)1.2电感器设计要求与设计原则式中，e-自感电动势，V；Φ磁通，Wb；Ψ磁链，通常，对于电源电感器设计提出的要求（设计条Ψ=NΦ，Wb；N-匝数；L-电感量，H；i-电流，A件）：1)电感量L；2)直流磁化电流I、电流变化量（纹对式(1)积分，可以得到磁链：2008.09·95技术与应用·TECH

5、NOLOGY&APPLICATIONNΦ=LI(2)由安培环路定律（全电流定律）：(3)可以推导出电感磁动势：(4)式中，l-线圈磁路长度，m；H-磁场强度，A/m。磁场强度H不表示磁场强弱，表示外加的磁化强度，只与产生磁场的电流大小、匝数、磁路闭合路径长度有关，与磁介质材料无关。磁场强度定义：；其中，B-磁感应图1.不同形式磁介质电感的B-H曲线强度，T，表示磁场强弱；μ-磁介质磁导率，H/m。（真-7-6空磁导率μ=4π×10=1.256×10H/m）。对式(4)分析可知，当线圈确定后，磁场强度H与线圈电流I成正比，即：(5)由式

6、(2)，(4)得到：(6)2式中，S-磁路截面积，m；l-磁路长度，cm。图2.不同形式磁介质电感的L-H曲线对式(6)分析可知：1)电感器的电感量L与磁芯材料的磁导率μ成正比；2)选定磁芯以后，磁导率μ确定，电强度I）变化也不同，如图2。2感量L与线圈匝数N正比。3)选定磁芯材料与匝数后，由式(6)可知，L∝μ，图2中L-H曲线实际上对应图1电感量L与磁路结构有关，与磁路截面积S正比，与磁路中B-H曲线的导函数（磁导率μ）。图1，2定性描述了这三长度l反比。类电感器特性。图2表明，相同线包电感器，1)空心电感2由式(6)，可以推导L

7、I与磁路截面积S，磁路长度l器电感量恒定，但是电感量很小，难以制作大电感。但是，与磁芯体积V的关系：由于没有饱和现象存在，适宜制作电流大、电感量小的电感器；2)无气隙磁芯电感器很小的电流就会产生很大的电感(7)量，但是，易于饱和，电流增大，电感量急剧下降，因此难32以制作大电流电感器。3)垫气隙磁芯电感器实质是通过调式中，V-磁芯体积，m。这说明，电感器储能（LI/2）节气隙长度，改变电感器等效磁导率，即改变B-H曲线斜与磁芯体积成正比。率，使得电感量在要求的电流变化范围内比较恒定。2.2电感器设计基本原理实际上，不同种类磁性材料，由

8、于B-H曲线相差甚2.2.1磁介质磁导率μ对电感器设计的影响大，电感器的L-H曲线相差甚远，对于磁导率很高的硅钢根据磁介质形式不同，电感器通常有空心电感器、无磁芯和磁导率较高的铁氧体磁芯，不开气隙几乎无法制作气隙磁芯电感