如何为开关电源选择合适的电感(完整版)
开关电源电感计算总结
开关电源电感计算总结第一篇：开关电源电感计算总结开关电源电感选择1.开关电源选择主要控制两个参数：一个是电感peak current，即电感的峰值电流不能超过电感的饱和电流。
峰值电流可通过调节电感量等来控制，可以通过电感平均电流加上（电感纹波电流/2）来衡量。
一个是inductor peak to peak ripple 即电感纹波电流，即△I，根据公式：△I=VS*D/(FS*L)**（此公式为近似公式，如手册有公式可按手册上计算）可以根据纹波电流要求计算出电感量。
一般△I按电感DC current即电感平均电流来计算，具体取的百分比手册会给出一般10%-40%。
电感的DC current计算公式：IDC =VOUT*IOUT/(VIN*η)，η为转换效率电感的纹波电流越大，电感上耗散的功率就越大，增加EMI同时也会造成输出的纹波越大，又由于△I与电感成反比，从这个角度看，电感越大越好。
但是，电感越大，会造成开关电源反馈回路增益降低，降低系统的工作带宽，可能导致系统工作不稳定，而且还存在电感越大，尺寸越大的问题。
电感过小会降低输出电流，效率，产生较大的输入纹波。
因此，在选择电感式，要从功耗和电感尺寸、电感量上折中选择。
2.电感计算流程先列出已知参数VOUT ,VIN, IOUT,FS,η计算IDC，根据需要定△I计算电感量L3.其他电感的选择还存在一个参数的选择：电感的直流阻抗，这个参数影响开关电源的转换效率。
电感的直流阻抗与封装形式有关，与尺寸成反比。
第二篇：电感教案1.3常用电子元器件———电感器第＿＿＿周课时＿＿＿节执教者：＿＿＿【教学目标】一、知识与技能1、了解电感器的种类，基本特性参数，表示方法及选用常识。
2、掌握电感器的使用方法和使用时注意的事项。
3、掌握电感器的几种常用标志方法。
二、过程与方法1、学会用学过的知识和技能解决新问题的方法。
2、利用初中学过的知识来联系新知识，掌握新知识。
开关电源电感选型计算
开关电源电感选型计算开关电源电感是一种重要的元件，用于存储能量和滤波。
正确选择合适的电感对于开关电源的性能和稳定性至关重要。
我们需要确定电感的额定电流。
额定电流是指电感所能承受的最大电流。
一般来说，电感的额定电流应大于电路中最大负载电流的1.2倍，以保证电感的正常工作。
接下来，我们需要确定电感的工作频率范围。
开关电源工作频率一般在几十kHz到几MHz之间，不同的工作频率需要选择不同的电感。
然后，我们需要根据开关电源的输出功率来确定电感的大小。
电感的大小决定了开关电源的输出电流波形的平滑程度。
一般来说，输出功率越大，电感的大小也应越大。
开关电源电感的电感值还应满足以下要求：1. 电感的直流电阻应尽可能小，以减小功率损耗；2. 电感的铁芯材料应具有较高的饱和磁感应强度和较低的磁滞损耗；3. 电感的铁芯材料应具有较低的温升和较高的工作温度范围。
根据以上要求，我们可以计算出电感的具体数值。
计算方法如下：1. 首先，根据开关电源的输出功率和工作频率，确定电感的工作电流。
工作电流一般为输出功率除以输出电压；2. 然后，根据电感的工作电流和额定电流的比值，确定电感的安全系数。
安全系数一般为1.2到1.5之间；3. 接下来，根据电感的安全系数和工作电流，计算出电感的额定电流；4. 根据电感的额定电流和工作频率，确定电感的工作电感值。
工作电感值一般为额定电流除以工作频率。
我们还需要注意一些其他因素来选择合适的电感。
例如，开关电源的尺寸和重量限制，以及成本因素等。
开关电源电感的选型计算方法包括确定额定电流、工作频率范围，根据输出功率确定电感大小，并考虑电感的直流电阻、铁芯材料特性和安全系数等。
选择合适的电感对于确保开关电源的性能和稳定性至关重要。
如何在开关电源设计中选择最合适的高功率电感的磁芯
究竟是磁粉芯好，还是铁粉芯好？相信是许多工程师在进行开关电源方案的设计中经常碰到的疑问。
在高功率电感的磁芯选择问题上，磁芯、粉芯、铁硅铝以及铁氧体中的选择和比较是工程师经常探讨的问题。
市场上高功率电感的磁芯选择还是挺多的，可供选择的电感材料有：铁硅铝（Kool Mµ）、铁粉芯、铁硅（硅钢叠片）、间隙铁氧体、钼坡莫（MPP）和高磁通(High Flux)等。
那么他们究竟有什么特性适合怎么样的应用呢？磁芯材料比较铁硅铝与间隙铁氧体铁硅铝和间隙铁氧体是两种常用的材质，在软饱和方面，间隙铁氧体必须在下降曲线的安全区进行设计。
铁硅铝(Kool Mµ)被设计在受控制的下降曲线范围中，这样就能够提供好的容错特性，特别是在高功率时候。
在磁通量比较方面，假设特定的50％下降设计点，铁硅铝(Kool Mµ)的磁通量是间隙铁氧体的2倍以上, 这使磁芯的尺寸可缩小35％，设计时可以把磁芯的尺寸缩小30%至35%。
软饱和曲线使铁硅铝(Kool Mµ)设计本身具有容错能力，而间隙铁氧体则没有。
铁氧体磁能力随温度变化，而铁硅铝(Kool Mµ)保持相对稳定。
很多铁氧体供应商或者厂家会给出产品在25℃到100℃不同环境下材质的差异。
由于铁硅铝的材质及结构和间隙铁氧体不同，随着温度改变，变化不会很大。
在边缘损耗方面，铁硅铝(Kool Mµ)不会发生边缘损耗，而间隙铁氧体有很大的边缘损耗。
铁芯的间隙部分随着温度的增加损耗会增加。
铁硅铝(Kool Mµ)也有间隙，但是这是均匀的分布式间隙，因为这个形式，在高功率的应用上会更好。
对于尺寸和储能，从铁硅铝(Kool Mµ)与锰锌铁氧体在LI2值比较中可以看出，当尺寸都是55mm的大小，测试铁硅铝用60µ，铁硅铝(Kool Mµ)在体积大小的情况下，储能大概是锰锌铁氧体的2倍多，如表1所示。
开关电源设计中电感的选择
开关电源设计中电感的选择
深化剖析
――DC/DC 中电感的挑选
惟独充分理解电感在DC/DC电路中发挥的作用，才干更优的设计DC/DC 电路。
本文还包括对同步DC/DC及异步DC/DC概念的说明。
在的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。
工程师不仅要挑选电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线，机械尺寸等等。
本文专注于说明：电感上的DC电流效应。
这也会为挑选合适的电感提供须要的信息。
理解电感的功能
电感经常被理解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L（C是其中的输出）。
虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必需更深化的了解电感的行为。
在降压转换中，电感的一端是衔接到DC输出。
另一端通过开关频率切换衔接到输入电压或GND。
在状态1过程中，电感会通过（高边“high-side”）衔接到输入电压。
在状态2过程中，电感衔接到GND。
因为用法了这类的控制器，可以采纳两种方式实现电感接地：通过接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。
假如是后一种方式，转换器就称为“同步（synchronus）”方式。
现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是假如变幻的。
在状态1过程中，电感的一端衔接到输入电压，另一端衔接到输出电压。
对于一个降压转换器，输入电压必需比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。
相反，在状态2过程中，本来衔接到输入电压的电感一端被衔接到地。
对于一个降压转换器，输出电压必定为正端，因此会在电感上形成负向的压降。
我们利用电感上电压计算公式：
第1页共3页。
开关电源如何选用电感
开关频率 < 100 kHz 磁芯材料: 铁粉; 锰锌; Superflux, 镍锌, WE-Perm
开关频率 > 100 kHz….. 1000 kHz 磁芯材料: 锰锌; Superflux, 镍锌, WE-Perm
开关频率 > 1000 kHz 磁芯材料: 镍锌, WE-Perm
L DC (Uin Uout ) fswitch r Iout
L DC Uout (1 DC )? fswitch r Iout
设计贴士 2
r 0.2 ..... 0.4
感值
感值高 – 纹波电流小 感值低 – 纹波电流大 纹波电流是决定磁芯损耗的要素. 减少功率电感损耗的重要参数不仅包括开关频率，还包括纹波电流。
29
Würth Elektronik eiSos © 2009
有问题吗? • 请拨打产品热线获得技术支持
pm_.hotline@we-online.de
2021/4/9
30
Würth Elektronik eiSos © 2009
•IC公司仿真软件支持
Texas Instruments – SWIFT / TPS40K Linear Technology – LTSpice / SwitcherCAD National Semiconductor – Webench
•WE提供支持
设计工具 在产品原型设计和优化设计时能够快速查找大量的WE元件信息
I Lmax 1,5 Iout
BOOST
I Lmax 2 Iout
饱和电流 > ILmax
2021/4/9
9
Würth Elektronik eiSos © 2009
如何选择开关电源电感器
如何选择开关电源电感器
开关电源一直以来都是电源业的主要产品。
但是，随着全球对高能效产品需求的不断增加，传统上采用更廉价但低能效的线性电源市场也将转向采用开关电源。
在这一过渡时期，电源业为提高开关频率而不懈努力，以满足客户对功率更大、占用空间更小的电源的要求。
这种发展趋势为开关电源开启了新的市场，并使部分设计工程师面临市场对开关电源设计的需求。
本文将阐明为非隔离式开关电源（SMPS）选用电感器的基本要点。
所举实例适合超薄型表面贴装设计的应用，像电压调节模块（VRM）和负载点（POL）型电源，但不包括基于更大底板的系统。
图1 典型的降压拓扑结构电源
图1 所示为一个降压拓扑结构电源的架构，该构架广泛应用于输出电压小于输入电压的系统。
在典型的降压拓扑结构电路中，当开关（Q1）闭合时，电流开始通过这个开关流向输出端，并以某一速率稳步增大，增加速率取决于电路电感。
根据楞次定律，di=E*dt/L，流过电感器的电流所发生的变化量等于电压乘以时间变化量，再除以这个电感值。
由于流过负载电阻RL 的电流稳定增加，输出电压成正比增大。
在达到预定的电压或电流限值时，控制集成电路将开关断开，从而使电感周围的磁场衰减，并使偏置二极管D1 正向导通，从而继续向输出电路供给电流，直至开关再度接通。
这一循环反复进行，而开关的次数由控制集成电路来确定，并将输出电压调控在要求的电压值上。
图2 所示为在若干个开关循环周期内，流过电感器和其它降压拓扑电路元件上的电压和电流波形。
如何选择适合的电感
如何选择适合的电感电感是一种常见的电子元件，广泛应用于各种电路中。
选择适合的电感对于电路的正常运行至关重要。
本文将介绍如何选择适合的电感，并给出一些建议。
一、了解电感的基本概念和特性电感是指电流变化时所产生的自感电动势，通常由线圈或线圈组成。
电感的单位是亨利（H），常用的子单位有微亨（μH）和纳亨（nH）。
电感的特性包括电感值、品质因数、最大电流等。
二、确定电感的使用环境和要求在选择适合的电感之前，需要了解电路的使用环境和对电感的要求。
比如工作频率范围、电流大小、容忍功率损耗等。
只有明确这些要求，才能更好地选择适合的电感。
三、选择合适的电感类型1. 通用型电感：通用型电感适用于大部分一般性电路，具有较好的频率响应和磁饱和特性。
在选择时，需要根据要求确定合适的电感值和容忍功率损耗。
2. 高频电感：高频电感适用于工作频率较高的电路，具有较低的内阻和较小的耦合电容。
在选择时，需要考虑电感的高频响应和磁芯材料的磁导率。
3. 低频电感：低频电感适用于工作频率较低的电路，通常具有较高的电感值和较高的耦合电容。
在选择时，需要考虑电感的低频特性和磁芯材料的饱和电流。
四、选择适当的电感参数1. 电感值：根据电路的需求确定合适的电感值，可以通过仿真软件或实验验证得到。
一般来说，电感值越大，电感所储存的能量越多，但也会增加电感本身的大小和成本。
2. 容忍功率损耗：不同的电感具有不同的功率损耗特性。
在选择时，需要根据电路的功率需求和效率要求来确定合适的容忍功率损耗。
3. 最大电流：电感的最大电流是指电感能够承受的最大电流值。
在选择时，需要根据电路的工作电流来确定合适的最大电流。
五、考虑其它因素除了上述参数外，还有一些其他因素需要考虑：1. 尺寸和重量：根据电路的空间限制和重量要求，选择适合的电感尺寸和重量。
2. 成本：根据预算确定合适的电感。
3. 可靠性：选择可靠性较高的品牌和供应商。
六、参考实例以下是一些常见应用场景下的电感选择建议：1. 高频应用：对于高频应用，建议选择高频电感，具有较低的内阻和较小的耦合电容。
如何选择合适的电感值
如何选择合适的电感值电感是电子电路中常用的一种被动元件，它具有存储和传输能量的特性。
在电路设计和应用中，选择合适的电感值非常重要。
本文将介绍如何选择合适的电感值，并给出一些建议。
1. 了解电感的基本原理在选择电感值之前，我们需要了解电感的基本原理。
电感的主要作用是通过电流的变化产生磁场，从而储存能量；同时，它还可以阻碍电流的快速变化。
电感的单位是亨利（H），常见的电感值有微亨（μH）和毫亨（mH）。
2. 确定电路的要求在选择电感值之前，需要确定电路的要求。
不同的电路和应用对电感的要求不同。
比如，电源滤波电路需要较大的电感值来滤除高频噪音；反馈电路需要稳定的电感值来保持电流平衡。
3. 考虑电感的频率响应电感的频率响应是选择合适电感值的关键因素之一。
电感的频率响应决定了在不同频率下的电感性能。
一般来说，电感在低频时其阻抗较大，在高频时其阻抗较小。
因此，在选择电感值时，需要考虑电路工作频率范围，以确保电感能够满足要求。
4. 考虑电感的电流容量电感的电流容量是指电感能够承受的最大电流值。
在选择电感值时，需要根据电路中的最大电流来确定电感的电流容量。
如果电感的电流容量不足，将会导致电感的过热甚至损坏。
5. 参考相关设计指南和数据手册在选择电感值时，可以参考相关的设计指南和数据手册。
这些资料中通常有详细的电感参数和选择建议，可以帮助我们快速找到合适的电感值。
6. 考虑物理尺寸和成本除了电路要求外，物理尺寸和成本也是选择电感值时需要考虑的因素。
大型的电感通常具有较高的电感值，适用于高功率应用；而小型的电感适用于小型电子设备。
此外，电感的成本也会因电感值的不同而有所差异。
7. 参考类似设计和经验在选择电感值时，还可以参考类似的设计和经验。
关注电子领域的论坛、社区和专业网站，了解其他工程师的实际设计案例和经验分享。
这些经验可以帮助我们更好地选择合适的电感值。
总结：选择合适的电感值是电子电路设计中十分重要的一环。
通过了解电感的基本原理、确定电路的要求、考虑电感的频率响应和电流容量，并参考相关设计指南和数据手册，我们可以选择到合适的电感值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
如何为开关电源选择合适的电感
中心议题：
电感的特点
降压型开关电源的电感选择
升压型开关电源的电感选择
解决方案：
计算降压型开关电源的电感值
计算升压型开关电源的电感值
电感是开关电源中常用的元件，由于它的电流、电压相位不同，所以理论上损耗为零。
电感常为储能元件，也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上，用来平滑电流。
电感也被称为扼流圈，特点是流过其上的电流有“很大的惯性”。
换句话说，由于磁通连续特性，电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的电压尖峰。
电感为磁性元件，自然有磁饱和的问题。
有的应用允许电感饱和，有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和，也有的应用不允许电感出现饱和，这要求在具体线路中进行区分。
大多数情况下，电感工作在“线性区”，此时电感值为一常数，不随着端电压与电流而变化。
但是，开关电源存在一个不可忽视的问题，即电感的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数)，一个是不可避免的绕线电阻，另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式杂散电容。
杂散电容在低频时影响不大，但随频率的提高而渐显出来，当频率高到某个值以上时，电感也许变成电容特性了。
如果将杂散电容“集中”为一个电容，则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。
当分析电感在线路中的工作状况或者绘制电压电流波形图时，不妨考虑下面几个特点：
1. 当电感L中有电流I流过时，电感储存的能量为：E＝0.5×L×I2 (1)
2. 在一个开关周期中，电感电流的变化(纹波电流峰峰值)与电感两端电压的关系为：V＝(L×di)/dt (2)
由此可看出，纹波电流的大小跟电感值有关。
3. 就像电容有充、放电电流一样，电感器也有充、放电电压过程。
电容上的电压与电流的积分(安·秒)成正比，电感上的电流与电压的积分(伏·秒)成正比。
只要电感电压变化，电流变化率di/dt也将变化；正向电压使电流线性上升，反向电压使电流线性下降。
计算出正确的电感值对选用合适的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常重要。
从图1可以看出，流过开关电源电感器的电流由交流和直流两种分量组成，因为交流分量具有较高的频率，所以它会通过输出电容流入地，产生相应的输出纹波电压dv=di×RESR。
这个纹波电压应尽可能低，以免影响电源系统的正常操作，一般要求峰峰值为10mV~500mV。
纹波电流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸，纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%，因此对降压型电源来说，流过电感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%。
降压型开关电源的电感选择
为降压型开关电源选择电感器时，需要确定最大输入电压、输出电压、电源开关频率、最大纹波电流、占空比。
下面以图2为例说明降压型开关电源电感值的计
算，首先假设开关频率为300kHz、输入电压范围12V±10%、输出电流为1A、最大纹波电流300mA。
最大输入电压值为13.2V，对应的占空比为：D＝V o/Vi＝5/13.2＝0.379 (3)
其中，V o为输出电压、Vi为输出电压。
当开关管导通时，电感器上的电压为：V ＝Vi－V o＝8.2V (4)
当开关管关断时，电感器上的电压为：
V＝-V o－Vd＝-5.3V (5)
dt＝D/F (6)
把公式2/3/6代入公式2得出：
升压型开关电源的电感选择
对于升压型开关电源的电感值计算，除了占空比与电感电压的关系式有所改变外，其它过程跟降压型开关电源的计算方式一样。
以图3为例进行计算，假设开关频率为300kHz、输入电压范围5V±10%、输出电流为500mA、效率为80%，则最大纹波电流为450mA，对应的占空比为：D＝1－Vi/V o＝1－5.5/12＝0.542 (7) D=1-23.76/36=34%
当开关管导通时，电感器上的电压为：V＝Vi＝5.5V (8)23.76
当开关管关断时，电感器上的电压为：V＝V o＋Vd－Vi＝6.8V (9) 12.54
把公式6/7/8代入公式2得出：
359uH（最大纹波电流为0.542的情况下）161.568uH（最大纹波电流为1A的情况下）
请注意，升压电源与降压电源不同，前者的负载电流并不是一直由电感电流提供。
当开关管导通时，电感电流经过开关管流入地，而负载电流由输出电容提供，因此输出电容必须有足够大的储能容量来提供这一期间负载所需的电流。
但在开关管关断期间，流经电感的电流除了提供给负载，还给输出电容充电。
一般而言，电感值变大，输出纹波会变小，但电源的动态响应也会相应变差，所以电感值的选取可以根据电路的具体应用要求来调整以达到最理想效果。
开关频率的提高可以让电感值变小，从而让电感的物理尺寸变小，节省电路板空间，因此目前的开关电源有往高频发展的趋势，以适应电子产品的体积越来越小的要求。