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深圳市瑞申電子有限公司

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功率電感:DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感性能的解決方案(二)

時間:2014-11-24 14:29:14 點擊:
    在以更高的輸出電壓紋波為代價時,小電感將導致更高的輸出電流轉(zhuǎn)換速率,從而改善轉(zhuǎn)換器對負載的瞬變響應。大功率電感則會降低紋波電流并降低線圈的磁滯損耗(magnetic hysteresis losses)。

  總體的線圈損失可并入到損耗電阻(Rs)之中,在此把實際的電感看成損耗電阻與理想電感的串聯(lián)。從而簡化了等效電路,如圖2所示。

  

  盡管Rs上的損失是頻率相關的,但直流阻抗(RDC)還是一直作為數(shù)據(jù)表中的規(guī)范參數(shù)進行定義。該阻抗取決于所采用的繞線材料或SMD(表面貼裝器件)電感的構(gòu)建類型,并在室溫下通過簡單的電阻測量得到。

  直流阻抗的大小對線圈溫度的升高有著直接的影響。因此,應極力避免超過額定電流的現(xiàn)象。

  總體的線圈損耗同時包括了直流阻抗RDC的損耗以及取決于頻率變化的損耗分量:

  線圈材料損耗(磁滯損耗、渦流[eddy-current]損耗)

  電感附帶的趨膚效應損耗(高頻電流轉(zhuǎn)換)

  鄰近線圈的磁場損耗(鄰近效應)

  輻射損失

  上述所有的損失分量都可歸結(jié)于串聯(lián)的損耗電阻(Rs)。損耗電阻主要用于定義電感的品質(zhì)。但不足的是,數(shù)學上定義的損耗電阻Rs與實際并不相符。因此,電感通常需要采用阻抗分析儀進行整個頻帶的測量。該測量可給出獨立的分量XL(f)、Rs(f) 以及 Z(f)。

  感應線圈的電抗(XL)與總體電阻(Rs)的比值通常稱為品質(zhì)因數(shù)Q,如方程2所示。品質(zhì)因數(shù)定義了電感的品質(zhì)特性。損耗越大,則電感作為儲能單元的效果也就越差。 圖3a及3b所示功率電感廠的品質(zhì)-頻率曲線圖有助于為特定應用挑選最優(yōu)的電感架構(gòu)。如圖的測量結(jié)果所示,工作頻率內(nèi)損失最小的點(即Q值最高點)定義為品質(zhì)的轉(zhuǎn)折點。如果電感被用于更高的頻率,則損失一體電感器工廠將急劇增加(Q值下降)。

  

  

  設計優(yōu)良的電感僅會降低較小百分比的效率。不同的核心材料及形狀也將改變電感的尺寸/電流以及價格/電流的關系。具有防護層的鐵酸鹽電感更小,且能量輻射也更低。該選用那種類型的電一體電感生產(chǎn)廠家感通常取決于價格vs.尺寸的需求以及可能的任意輻射場/電磁干擾需求。

  4.7-μH繞線式電感,RDC=240mΩ / ISAT=700mA


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