在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。 工程师不仅要选择电感值,还要考虑电感可承受的电流,绕线电阻,机械尺寸等等。本文专注于解释:电感上的 DC 电流效应。这也会为选择合适的电感提供必要的信息。
理解电感的功能
电感常常被理解为开关电源输出端中的 LC 滤波电路中的 L (C 是其中的输出电容)。虽然这样理解是正确的,但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。
在降压转换中(Fairchild 典型的开关控制器),电感的一端是连接到 DC 输出电压。另一端通过开关频率切换连接到输入电压或 GND。
通过上图我们可以看到,流过电感的最大电流为 DC 电流加开关峰峰电流的一半。上图也称为纹波电流。根据上述的公式,我们可以计算出峰值电流: 其中,ton 是状态 1 的时间,T 是开关周期(开关频率的倒数),DC 为状态 1 的占空比。
警告:上面的计算是假设各元器件(MOSFET 上的导通压降,电感的导通压降或异步电路中肖特基二极管的正向压降) 上的压降对比输入和输出电压是可以忽略的。
如果,器件的下降不可忽略,就要用下列公式作精确计算:
同步转换电路:
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