在開關電源的設計中電感的設計為工程師帶來的許多的挑戰。 工程師不僅要選擇電感值,還要考慮電感可承受的電流,繞線電阻,機械尺寸等等。本文專注于解釋:電感上的 DC 電流效應。這也會為選擇合適的電感提供必要的信息。
理解電感的功能
電感常常被理解為開關電源輸出端中的 LC 濾波電路中的 L (C 是其中的輸出電容)。雖然這樣理解是正確的,但是為了理解電感的設計就必須更深入的了解電感的行為。
在降壓轉換中(Fairchild 典型的開關控制器),電感的一端是連接到 DC 輸出電壓。另一端通過開關頻率切換連接到輸入電壓或 GND。
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通過上圖我們可以看到,流過電感的最大電流為 DC 電流加開關峰峰電流的一半。上圖也稱為紋波電流。根據上述的公式,我們可以計算出峰值電流: 其中,ton 是狀態 1 的時間,T 是開關周期(開關頻率的倒數),DC 為狀態 1 的占空比。
警告:上面的計算是假設各元器件(MOSFET 上的導通壓降,電感的導通壓降或異步電路中肖特基二極管的正向壓降) 上的壓降對比輸入和輸出電壓是可以忽略的。
如果,器件的下降不可忽略,就要用下列公式作精確計算:
同步轉換電路:
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