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開關電源電路設計中電感選型小竅門

鉅大LARGE  |  點擊量:1304次  |  2020年05月26日  

電感是開關電源中常用的元件,由于它的電流、電壓相位不同,所以理論上損耗為零。電感常為儲能元件,也常與電容一起用在輸入濾波和輸出濾波電路上,用來平滑電流。電感也被稱為扼流圈,特點是流過其上的電流有“很大的慣性”。換句話說,由于磁通連續特性,電感上的電流必須是連續的,否則將會產生很大的電壓尖峰。


電感為磁性元件,自然有磁飽和的問題。有的應用允許電感飽和,有的應用允許電感從一定電流值開始進入飽和,也有的應用不允許電感出現飽和,這要求在具體線路中進行區分。大多數情況下,電感工作在“線性區”,此時電感值為一常數,不隨著端電壓與電流而變化。但是,開關電源存在一個不可忽視的問題,即電感的繞線將導致兩個分布參數(或寄生參數),一個是不可避免的繞線電阻,另一個是與繞制工藝、材料有關的分布式雜散電容。雜散電容在低頻時影響不大,但隨頻率的提高而漸顯出來,當頻率高到某個值以上時,電感也許變成電容特性了。如果將雜散電容“集中”為一個電容,則從電感的等效電路可以看出在某一頻率后所呈現的電容特性。


電感的主要特性參數


1、電感量L


電感量L表示線圈本身固有特性,與電流大小無關。除專門的電感線圈(色碼電感)外,電感量一般不專門標注在線圈上,而以特定的名稱標注。單位有亨利(H)、毫亨利(mH)、微亨利(uH),1H=10^3mH=10^6uH。

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2、感抗XL


電感線圈對交流電流阻礙作用的大小稱感抗XL,單位是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關系為XL=2πfL


3、品質因素Q


品質因素Q是表示線圈質量的一個物理量,Q為感抗XL與其等效的電阻的比值,即:Q=XL/R。線圈的Q值愈高,回路的損耗愈小。線圈的Q值與導線的直流電阻,骨架的介質損耗,屏蔽罩或鐵芯引起的損耗,高頻趨膚效應的影響等因素有關。線圈的Q值通常為幾十到幾百。采用磁芯線圈,多股粗線圈均可提高線圈的Q值。


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又稱為固有電容或寄生電容,線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與底版間存在的電容被稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的Q值減小,穩定性變差,因而線圈的分布電容越小越好。采用分段繞法可減少分布電容。


圖中的Cu為分布電容


5、允許誤差:電感量實際值與標稱之差除以標稱值所得的百分數。


6、額定電流:指線圈允許通過的最大電流,通常用字母A、B、C、D、E分別表示,標稱電流值為50mA、150mA、300mA、700mA、1600mA。


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