电感厂大功率电感内部资料讲解

1、rnnArAix深圳市科达嘉电子有限公司SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.功率电感之大电流电感随着电气技术的发展，对电源在高频率，高效率，环保，尺寸，安全，低温升， 低噪音，抗干扰E等方面不断提出新的要求，在结构上提出“轻、薄、短、小”的 要求，对关键器件提出了扁平化，轻量化，低功耗和高性能的要求，体现在磁性器 件方面，尤其是非隔离 DC-DC模块电源中，贴片化和扁平化（低高度）成为一种趋 势。CODACA 2001年成立至今，已专注生产电感14年，其产品系列不断推陈出新， 顺应时代的发展，无论是技术积累还是品质和性价比，都奠定了CODACA 一电感品牌越来

2、越具有影响力。对于电源工程师以及磁性器件件工程师而言，高频化大功率电路对产品体积要 求越来越严苛，功率密度要求越来越大，只有对功率电感有了更系统了解，尤其是 大电流电感，才能设计和选型更优化的电感。本文系统的对功率电感的相关知识进行阐述整理，主要包括功率电感的定义、 选型因素、常用磁性材料、功率电感的工作点、典型电气参数、非典型参数、扁平 线绕组的优势，常用拓扑结构和关于温升、饱和和噪音三个问题的建议。1.功率电感的定义功率电感（Power Inductor）,顾名思义，用在电路中传输功率的电感。电感在电 路中主要用来处理功率，信号和电磁兼容（EMC,其中负责功率传输的主要包括升 压电感（bo

3、ost）,降压电感（buck）,升降压电感（buck-boost ）,功率因素校正电 感（PFC,正激电路输出侧的直流输出滤波电感（相当于 buck）和逆变电路输出侧 的逆变电感等，这些电感同时承担着储能和平滑滤波的作用；其中用于EMC的电感分为共模电感和差模电感，差模电感在电路中主要滤除差模干扰，无论传输电流是ADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuang Technology Arear Rd 1. No &, Shangxus lndu$1rial Park, Bontian Skeetr Lcjnggong Dilrid, Sh

4、enzhen, China.rnnArAix深圳市科达嘉电子有限公司SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.直流电还是交流电，都需要承担滤波和储能的作用，因此在本篇文章中，从能量储 存的角度讲，也将差模电感归入功率电感范畴。2,功率电感的选型因素：1）电感的电气特性，主要饱和特性，温升特性，频率特性等；2）电感的机械特性，主要尺寸限制，贴装方式，机械要求等；3）电感的使用环境，电气条件裕量，环境温湿度，酸碱度等；4）电感的性价比（品质，品牌，技术支持，服务，付款条件等）；5）电感的新型研发，深度定制和快捷样品反馈以及批产能力；功率电感的选型因素很多，对于设计人员或

5、者采购人员而言，在满足主要考量 因素的情况下，尽可能的平衡其他因素。比如成本为主要考虑因素，磁芯可选用廉 价的铁粉心，但产品的尺寸和损耗可能会比较大，或者选用没有品质保证的供应商， 但客户服务和技术支持会比较差些等；比如产品的温度特性有严格要求，可能需要 成本昂贵的MPFW芯或者玻基铁粉心等。CODAC从2001年成立至今，已专业生产电 感14年，无论是技术积累还是品质和性价比，都奠定了CODACA 一电感品牌越来越具有影响力。3.功率电感常用磁性材料常用的软磁材料主要分为银锌（NiZn）铁氧体和镒锌（MnZn铁氧体，全系列 金属磁粉心（High-Flux , MPP Sendust, Fe-

6、Si , Fe-Si-Cr , Fe-Si-Ni , IRONPowder, Nanodust等），非晶/纳米晶，叵末合金和硅钢等。本文就CODAC普通贴片功率电感、 一体成型电感和组装式大电流电感所用材料重点进行介绍。银锌（NiZn）铁氧体，有着极高的电阻率，等同于绝缘体，其磁导率10-2000,饱和磁通密度0.25T-0.44T,应用频率0.1100MHz低磁导率可达 GHz主要用来做ADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuang Technology Arear Rd 1. No &, Shangxus lndu$1rial Pa

7、rk, Bontian Skeetr Lcjnggong Dilrid, Shenzhen, China.rnnArAix深圳市科达嘉电子有限公司 SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.磁棒，螺纹磁心，环形磁芯，工字磁芯，多孔磁珠，贴片功率电感用工字磁芯以及 屏蔽外壳等。普通贴片功率电感的磁导率多为NX-400, NX-500,插件工字电感，棒形电感多采用NX-100,NX-400,NX-700,NX-1000。贴片功率电感系列主要有 SP, CWPA,SPRH,SPRBPM.SPE,SPDSPDR,SPC,SP等。此类电感的应用频率高， 功耗小， 工艺成熟，是

8、目前市场最常见的小功率电感。除此之外，还有采用低温共烧工艺(LTCC、印刷工艺制作的铁氧体叠层电感 CFI以及磁珠CFB镒卒(MnZn铁氧体，主要分为高导铁氧体，功率铁氧体和电信用温度稳定性 铁氧体，磁导率80018000,饱和磁通密度 Bs 0.4T0.54T,居里温度Tc 120c280C, 应用频率10KHz4MHz电阻率比NiZn小，且材料具有“硬”饱和特性(电感量随着 电流增大有陡然衰减现象)，故在设计时需谨慎考量。一般将磁导率大于5000称为高导铁氧体，磁导率最高可达18000,主要用来制作宽带变压器，驱动变压器，电流 互感器和共模电感等。高导铁氧体最常用于共模电感，吸收和反射电路

9、中共模干扰， 主要滤除30MHZW内的传导干扰。功率铁氧体的磁导率 20002500 (PC953300),饱 和磁通密度Bs均大于0.48T,主要用来制作开关电源高频变压器，输出电感，谐振 电感等。TDK的牌号主要包括 PC30,PC40,PC44,PC45,PC46,PC47,PC90 PC95,在 100KHz/200mTF,PC47的损耗低于 250mW/cm3W PC9琏全温度范围内(25C 120C) 损耗密度低于350 mW/cm3在90 c低至280 mW/cm3市面常见PC40(410 mW/cm3)口 PC44(300 mW/cm3)国内横店东磁和天通等磁芯厂商经多年发展，

10、性能优异。功率 铁氧体制作成功率电感时，主要通过在磁路中开气隙储存能量。由于气隙处存在杂 散磁场，当应用频率过高或者交流磁感应强度太大，首先会引起较大的电磁干扰， 其次气隙处可能产生噪音，第三杂散磁场会使得附近绕组产生涡流损耗，形成热点， 长时间工作绝缘受损，最终电感短路失效。基于以上三点，所以磁芯需要合理分配ADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuong Technology Arear Rd 1 , Nq 5, Shongwe Industrial Parkr Bontiian Slirit|i Long gang Dilrid,

11、Shenzhen, ChinarnnArAix深圳市科达嘉电子有限公司 SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.气隙位置和气隙深度。在高频下其自身材料损耗密度远小于金属磁粉心，且磁芯形状多样，常见型号 EC,EE ER,EP,PQ,RM,E第，配合我司成熟的扁平线绕线工艺，是大电流功率电感的主要方案，可生产成扁平线大电流电感。目前我司电感CSCM,CSCE,CSCF系歹U产品，包括用于D类数字功放领域的CPD,CS陈列，均是MnZn 功率铁氧体作为功率电感材料的具体应用。铁粉心，属于磁粉心家族的成员，采用粉末冶金工艺，将磁性材料颗粒和绝缘树脂按一定比例粘合后高压压

12、制成型，饱和磁通密度高达为1.01.5T ,是铁氧体Bs的23倍，天然具有分布式气隙，因此具有较高的储能能力。不像铁氧体和纳米晶 等需要单独开气隙，因此EMC(果好。铁粉心主要分为氢还原铁粉心和玻基铁粉心。氢还原铁粉，一般称为铁粉心，磁导率 Ui从10100,价格相对低廉，按照美国微金属(MICROMETAL卑号，常见有-2, -26, -52, -18,-18, -40。-2 (10)材为红青环，损耗最低，-14 (14)为黑红环，与-2材相比，磁导率略大，损耗相似。-18 (55) 常用来替代昂贵的-8 (35), -40 (60)为最为便宜的材料。最为常见得为黄白环-26(75)材质，性

13、价比最好，适用于尺寸要求要求不严格，温升比较大的场合，可用-52材(75)绿蓝环替代进行优化。这类铁粉心具有老化问题，所以使用温度要求不宜过高，一般要求低于100度。这类铁粉心常用来压制成环形磁芯，也可压制成EE 型和EC型。CODACA平线大电流电感CSB,CSCM,CSCD,CSCG列是由自发研制的磁粉心生产的。另一类铁粉心为玻基铁粉心(Carbonyl Iron powder),频率从10KHz 高达500MHz磁导率135,主要用于射频领域，与普通铁粉心相比，应用频率高，损耗小且温度系数小。其中-4 (9)材质为蓝白环，常用与谐振电感，用在 LLC等谐 振电路中，较为常见，其中-2 (

14、10), -6 (8.5), -7 (9),-8 (35)材可用于压制 一体成型电感。CODACA体成型电感采用德国巴斯夫 BASFB基铁原粉，饱和电流大，ADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuang Technology Arear Rd 1. No &, Shangxus lndu$1rial Park, Bontian Skeetr Lcjnggong Dilrid, Shenzhen, China.rnnArAiiix深圳市科达嘉电子有限公司SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.高频损耗密度小，

15、性能优异。铁硅铭（FeSiCr）,磁粉心家族的成员，Bs高达1.5T,损耗大比玻基铁大，也 可用来制作一体成型电感，性价比高。铁硅磁粉心（MegaFlux）,饱和磁通密度高达1.6T,和硅钢材质类似，与High Flux 相比饱和特性相似，损耗略高，但损耗又低于铁粉心，没有热老化问题，在大电流 领域备受欢迎。在风能、太阳能和动车，UP涛领域，多采用块状磁粉心拼接成大功 率电抗器；在通信领域多用 EQ型扁平线圈绕组形成大电流电感，相同体积饱和特性 远高于铁氧体材料大电流电感。另外铁硅银（ Neu Flux）磁粉心，损耗是铁硅的一 半，是High Flux的低成本替代方案。这两种材料都具有极优异的

16、饱和特性和温度 稳定性，是大功率电路中电抗器的理想选择。以下材料使用不多，抛砖引玉，仅作简要介绍。金属磁粉心（MPP, HighFlux,SENDUST,Nanodust等）中，MP豳耗最小，温度稳定性最高； High Flux 的饱 和电流大，损耗居中；SENDUS项耗小，性价比高；Nanodust纳米晶磁粉心，新兴 材料，损耗低，可替代非晶磁粉心的克服噪音问题。非晶纳米晶（钻基非晶，铁基 非晶，铁基纳米晶等），叵末合金和硅钢，多以带材卷绕成环形和U型，后两者也可冲压成EI片，三者均属于金属类磁性材料，共同特征为涡流损耗大，故应用频率不 高；叵末合金磁导率高，用于音频变压器，音频电感和电流互

17、感器等；非晶纳米晶 在50KHz以下优于镒锌功率铁氧体，在100KHz以上涡流损耗急剧增大，性能逐渐劣 与铁氧体。硅钢多用于1KHz一下，主要为工频（50Hz）领域，作为电力变压器和电 抗器等。4.功率电感在工作点问题铁磁性材料随着外部磁场强度的增加，磁感应强度逐渐增加，磁场强度增加到一ADD;深圳市龙慨区坂田街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuong Technology Areor Rd 1 , Nq 5.Shangwe Industrial Park, Bontiian Slirigetn Long gang Dilrid, Shenzhen. Ch

18、inaCODACAHi*深圳市科达嘉电子有限公司SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.定值以后，磁感应强度趋于稳定，随着磁场强度减小为零，磁感应强度不按原来路径减小，且在磁场强度 H=0时，仍保留一定的剩余磁感应强度 Br。这种磁场强度H 和磁感应强度B不同步的，且B落后H变化的现象，叫做磁滞现象。从上述信息可 知道，铁磁性材料具有饱和现象和磁滞现象。磁性材料在应用中，会有不同的工作状态。如双极性变压器工作于磁滞回线的一 三象限，电流互感器工作于初始磁化曲线位置，互感器会靠近准饱和区，升降压电 感和直流输出滤波电感等功率电感一般处于偏置状态，工作于第一象限，如下

19、图：图中黄色面积覆盖的区域就是功率电感实际工作的区域，通常称 B0 （或者H0）为工作点，黄色区域面积反映磁芯的磁滞损耗。AB为交流磁感应强度，和频率f一起决定了磁芯的损耗密度，进一步影响产品温升。B0+-A B/2应该小于0.8Bs（准饱和）。 设计时，高频看温开，低频看饱和。磁性材料Bs随着温度的增加而衰减，常见的功ACO;深圳市龙岗区坂田街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuong Technology Arear Rd 1 , Nq 5. Shongwe Indulrial Park, Bontiian Slretn Long gang Di$lri

20、cL Shenzhen, ChinaCODACAiX深圳市科达嘉电子有限公司SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.率铁氧体PC40在25c时饱和磁通密度 Bs为0.51T,而100c为0.44T。实际中不同 应用环境下，工作点 B0设计在0.2T0.34T。5,功率电感的典型参数。功率电感最常看到的指标为 L、DCR Isat , Irms, Ir (Isat和Irms取最小值)。 电感量L,为静态测试指标，即无偏置电流时候的电感量。与其相对应的就是动态电感，即工作时的电感量，通常会有一定衰减。动态电感越大，电路中纹波电流 越小，但体积和成本会相应增加。电感量大

21、小主要与磁芯的磁导率，磁芯结构常量(磁路有效截面积Ae和磁路有效长度Le)以及线圈匝数，耦合程度，气隙位置等。I = N2 es N 0 e e直流电阻DCR是绕组的基本特性，电阻会引入直流损耗，DCR越小越好。其材质多为紫铜，温度对紫铜的电阻率有一定影响，相对于 20c是的电阻，温度每上升一度，电阻率增加0.43%。在温度T时的工作电阻Ro遵循如下公式：Ro=Rdc*(1+ (T-20) /234,5)=Rdc*(1+ T*0.0043)例如产品温升50C,按照上述公式，实际电阻是常温电阻的 1.215倍，相应计算线圈损耗时相当于增加 0.2倍。止匕外，随着频率的提高，因为趋肤效应导致高频电

22、流趋于导体表面，实际载流面积减小而引入交流电阻 Rao在低压大电流的 高频电源中，通常用扁平线来改善趋肤效应，CODACA一体成型电感CSCW及CSB CSCI, CSCM,CSCE,CFCBU等大电流电感高频交流电阻小。温升电流Irms,从温升角度定义电流，一般温升T=40C时允许通过的直流电流。 通常在无风自冷条件下，将产品放置在特制的工装夹具上进行测试。就电流而言， 实际通过电感的电流不同频率的有正弦波，有矩形波，有三角波等，并非纯粹的直ADD;深圳市龙搦区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuong Technology Areor Rd 1 -

23、 No 5. Shongwe Induslrial Parkr Bontton Slreeh Longgang Dilrict Shenzhen, China.rnnArAix深圳市科达嘉电子有限公司SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.流电流。产品的温升与工作频率、交流磁通密度（纹波电流） ，有效电流，PCB焊盘 和器件布局，散热措施等有关系。比如有散热片，铝基板或者强制风冷等措施，或 者系统本身允许更高的温开（F级绝缘系统，温升最大可达100Q,所选用产品在不 饱和的情况下，允许通过更高的电流。如果电路中没有任何散热措施，产品要求低 温升，建议电流选择小于0

24、.7*Irms。选才C CODACA感时，可提供具体的有效电流（长 时间工作），纹波电流，散热环境，效率，能接受的最大温升等要求，以便工程人员 推荐选型。饱和电流Isat ,从饱和角度定义的电流。一般电感量衰减 20%寸允许通过的直流 电流。通常在常温下用直流叠加测试仪对电感进行偏磁性测试。对于铁氧体电感， 因为其“硬”饱和特性，通常会按照 10喊者20流义饱和电流，而磁粉心类电感， 常见电感多按照20%fl 30%g义饱和电流。需要注意的就是，温度增大时，需要考虑 饱和电流的降额使用。磁粉心类的饱和磁感应强度随温度增加基本不变，因而饱和 电流不需要降额，同时这一类材料的居里温度高，往往可以在

25、高温环境中使用，比 如鱼雷电源，石油钻头等；磁芯材料为铁氧体时，电感的饱和电流会随着温度的升 高而减小，通常100c时下降为常温的80%另外，在不同的电路中，对电感的线性 度和饱和深度要求不同，决定了在选择电感时选择不同的磁性材料。选型CODACA感时，可提供具体的峰值电流，温度，电感线性度的要求等，以便CODACA荐选型。 6,功率电感的非典型参数。事实上，功率电感在设计选型还有很多指标需要参考，例如纹波电流 AI、峰值 电流I pk和有效电流Ir ,工作频率f ,直流损耗Pdc,交流损耗Pac,磁芯损耗Pcore, 总损耗Ptotal ,能量储存E,热阻Rth,温升等效电阻Rs,阻抗乙品质

26、因素Q 分布电容Cr,谐振频率SRF绝缘电阻和耐压等，这些指标对电感的设计选型有着ADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuang Technology Arear Rd 1. No &, Shangxus lndu$1rial Park, Bontian Skeetr Lcjnggong Dilrid, Shenzhen, China.rnnArAix深圳市科达嘉电子有限公司 SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.重要的参考价值。纹波电流AI ,指电流中的高频分量，在开关电源非隔离DC-DC,波形多为三角

27、波。纹波电流和输出电流的比值叫做纹波系数k (k= A I/I 0), k通常20%40%也可能只有5%电源一般要求纹波电流越小越好，但纹波电流越小，要求电感量就越 大(L=Ul*D*T/ AI= U*D*T/k/I 0),造成成本也越大。纹波电流的大小主要影响绕组的 交流损耗Pac (Pac=Rac*A I* AI),所以纹波电流越大，绕组交流损耗越大。由于 k= A I/I 0=AB/B可知，纹波电流越大，交流磁感应强度越大，磁芯损耗也增大。峰值电流Ipk,指通过电感的最大电流，对于梯型波 IpK= I 0+ A I/2 ,其决定了最 大磁通密度Brm Bm大于Bs时电感饱和。有效电流Ir

28、ms ,可用来计算绕组的直流损 耗。工作频率f,在开关电源中多指开关管应用频率，工作频率越高，对于电感变压 器等器件的尺寸可以缩小。对于功率电感而言，频率越高，磁芯损耗越大，同时绕 组因为趋附效应和邻近效应，交流电阻也会相应增大。科达嘉通常会根据客户的应用频率推荐合适的磁芯材料和绕组材料，同时优化绕组结构来尽量降低损耗。电感的总损耗Ptatol ,主要包括磁芯损耗Pcore、线圈损耗Pcu (直流损耗，交 流损耗)以及介质损耗PmPtotal=Pcu+Pcore+Pm= Pcu+Pcore一般介质损耗Pm较小不考虑，介质损耗主要由漏磁场和漏电流在电感附件或应 用中周围环境引起的损耗，在一些电力

29、电抗器等应用环境需注意。从效率角度看， 频率一定时，对于总损耗Ptotal ,主要通过平衡绕组线径和匝数来平衡 Pcu和Pcore。 随着绕组匝数增加，Pcu增加，Pcore减小，Pcu和Pcore基本相近时，电感总损耗 最低，效率最高。从温度分布均衡角度来讲，由于磁芯和铜绕组的热传导率不一样，ADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuang Technology Arear Rd 1. No &, Shangxus lndu$1rial Park, Bontian Skeetr Lcjnggong Dilrid, Shenzhen, C

30、hina.rnn人人刮送舌深圳市科达嘉电子有限公司SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.功率电感一般绕组损耗 Pcu较大。实际中磁芯损耗占总损耗的 1/3以下，即额定电 流一般取温升电流的70犯下。PcorePcore一 PtotalPcore=Pa+Pb+Pc=Kf mx 式=Pcv x Ve磁芯损耗Pcore主要和磁芯材料和结构，工作频率f以及交流磁感应强度AB有 关。其中K是由磁性材料和磁芯结构相关的常量，指数 m通常介于1.02.0 （可按照 1.5估算），反映了磁芯损耗随着频率f的增加按照指数 m增加，指数n通常介于 2.03.0之间（可按照2.5估算

31、），反映了磁芯损耗随着交流磁感应强度 AB的增加 按照指数n增加。通常情况下，已知磁芯材料后，根据频率f和交流磁感应强度AB, 可通过查询磁芯目录的功耗图来得到磁芯的损耗密度，乘以磁芯的体积即可得到磁 芯损耗。ET=UX DX 1/f =N x Aex AB根据上述公式，伏秒积ET为定值时，f和AB成反比关系，容易得出通过减小交流磁 感应强度AB比降低频率f来减少磁芯损耗更有效。另外，减少磁芯磁导率，或者增 加气隙减少磁芯电感系数，通过增加线圈匝数保证原有电感量，线圈损耗 Pcu虽然 有所增加，但磁芯AB减小，是一种改善磁芯损耗为主要损耗的行之有效的方法。Pcu=Pac+Pdc=Irms2x

32、Rdc+A 12x Racadd；深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路&号永创科技园z株Building 2, Yongchuong Technology Arear Rd 1 - No . Shangxue Industrial Park, Baniian Slreetp Longgang Di写IricL Shenzhen, China.10 rnnArAix深圳市科达嘉电子有限公司 SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.线圈损耗Pcu主要包括直流损耗Pdc和交流损耗Paco线圈电阻直流Rdc主要和 线圈截面积和长度和线圈匝数有关。 要获得最小直流电阻Rdc,

33、就需要最大截面的线 材、最少的匝数和合理的引脚，最大化得分配在所选磁芯的磁芯窗口中，这也是优 化设计的一个原则。交流电阻 Rac可通过计算趋肤深度得到有效载流面积，进一步 得到具体数值。值得注意的是，Rdc和Rac需要考虑电阻的温度系数。电感的储能 W,表示磁芯储存能力的大小。用于变压器时，储存能量和释放能 量同步发生，磁芯要求储能越小越好。用于功率电感时，例如在DC-DC非隔离电路中做升降压电感，储存能量和释放能量不同步，磁芯的储能W作为一项重要指标，可用下式表水。o 1B2WLL| 12Ve 20e电感的储能与电流的平方成正比， 与电感量L成正比，这里的电感量Li为动态电感， 即加载电流I

34、后的感量。也可以看出，磁芯储能 W与磁芯的有效体积Ve和工作点B 的平方成正比，和相对有效磁导率 we成反比，这意味着高饱和磁通密度Bs,大磁芯体积Ve,以及低有效磁导率pe的磁芯才可储能更多的能量。通常选用低磁导率 具有分布气隙的磁粉心材料或者无气隙的低导磁非晶材料，或者通过对高导磁的材 料（铁氧体，纳米晶，硅钢等）开气隙的方式来储能。储能后释放能量，就存在上 文提到的损耗。磁性器件的热阻Rth,单位C/W是反映关于损耗和温升关系的一个系统量，表示在功率器件上功率损耗每瓦引起的温开。器件厂商常用下面的公式计算一款产品 的热阻Rth, AT为40C, Irms为温升电流，Ro为动态直流电阻，可

35、按照常温下25c 的直流电阻估算Rth。在前期温升评估电感等磁性器件的温升时，可作为的一个计算方法。ADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuong Technology Arear Rd 1 , Nq 5, Shongwe Industrial Parkr Bontiian Slirit|i Long gang Dilrid, Shenzhen, China11C0DACAf3i*深圳市科达嘉电子有限公司SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.T12iluLI1串联等效电阻Rs,在LCR电桥测试电感时，选用

36、串联等效电路，即一个理想电 感和一个电阻串联，其中等效电阻 Rs既包含了线圈的直流电阻，也包含了测试频率 下磁芯损耗等效的电阻，作为是电感阻抗Z的一部分。R R2rlCClJU I品质因素Q,为单位周期内电感最大储能（感抗 XL）和耗能（等效串联电阻RS） 之比，可反映测试频率下小交流磁感应强度的损耗，与磁芯损耗密度Pcv不同，后者表示大交流磁感应强度的损耗。在功率传输电路中，与实际情况相差较大，所以 一般功率电感不提及品质因素 Q分布电容Cr,是一个系统属性，与线圈绕组与绕组，层与层，匝与匝，线圈与 磁芯，线圈与辅助材料等共同决定的电容。理想电感要求分布电容越小越好，自谐 振频率SRF更高，

37、在高频下依然保持足够大的阻抗 乙设计时尽量减少层数和减少匝 数，减少层与层之间的接触面积，选用中柱长的磁芯，分段绕制，增加屏蔽层等。 对于大电流电感使用的扁平线绕组，螺旋形单层结构，分布电容小，此类电感的自 谐振频率较高。.扁平线的优势ADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchucng Technology Arear Rd 1. No 5, Shangxu& lndu$1rial Parkr Bontian Skeetr Lorggong Dilrid, Shenzhen, China.12rnnArAix深圳市科达嘉电子有限公司SHEN

38、ZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.在磁性器件中承担电流传输的绕组，包括不同牌号和温度等级的漆包线，锡包 线，铜包铝，铝线，绞合线，丝包线，铜箔和扁平线等。随着电路频率的增加，常 见电路拓扑中起到储能滤波作用的功率电感感量要求减小，绕组匝数减少，同时低 压大电流也成为一种趋势，因此扁平线成为优选绕组材料。以下为扁平绕组的主要 优势。A.在等同截面积下，扁平线和漆包线相比具有更大的表面积，因此散热更好；B,由于趋服效应的存在，扁线和漆包线相比，在高频下具有更低的交流电阻， 高频损耗小，因此适合在高频下工作；C.扁平绕组和漆包线相比，有着极大窗口占有率；D.因其扁平化的结

39、构，和等面积的漆包线相比，单层可绕更多圈数，同时因为 结构限制往往为单层线圈绕组，和多层漆包线绕组相比，线圈分布电容小， 因此更高频率下电感的阻抗才开始衰减。E,扁平线圈承受大电流时，震动小，噪音小；CODACA用扁平漆包线绝缘等级为220C ,耐压可达700V。并拥有专业的绕线机 和经验丰富的操作人员，完美解决了扁平线圈立绕的问题（内缘挤压外缘拉伸绝缘 漆膜破损现象），并可加工成多种结构，通过激光剥离绝缘漆等，工艺成熟。.常见拓扑结构功率电感的常用拓扑结构在文章开始有提到过，这里主要就降压电路（ BUCK , 升压电路（BOOST以及升降压电路（BUCK-BOOSTt路展开描述。依据电感在整

40、个开关周期内的电流波形是否过零，工作模式分为断续模式（DCM,临界模式（BCM和连续模式（CCM）电路中随着负载白加重，模式从 DCMfct 度至U BCM再至U CCIM 一般选用CChMI式。ADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株Building 2, Yongchuang Technology Arear Rd 1. No &, Shangxus lndu$1rial Park, Bontian Skeetr Lcjnggong Dilrid, Shenzhen, China.13rcn人人副i大受深圳市科达嘉电子有限公司JAMTMlqcv SHENZHEN COD

41、ACA ELECTRONIC CO. LTD.BUC曲路：FEEDBACK |PWM)sw蓝色路径表示开关闭合后电流路径，VL-ON=Vn-Vo红色路径表示开关打开后电流路径，VL-off= Vo伏秒平衡(Vn-Vo) x DX 1/f= V oX (1-D) x 1/f输出电压V=DX Vn最大占空比 Dnax=VD-MA：/V IN-MIN最小占空比Dnin= Vo-min/V in-maxADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园z株Building 2, Yongchuang Technology Arear Rd 1. No &, Shanaxut Indujlrial

42、 Park, Bantian $lretr Longgang Dikid, Shenzhen, China.14rcn人人副i大者深圳市科达嘉电子有限公司JUUAASHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.BCMII式临界电感 L min= (Vn-max-Vo) X DmiPlX 1/f min/ A I maxAI 一般为输出电流IO的20%40% AI max表示在最大输入电压，即最小输入电 流时保证电路连续的最大AI。L大于Lmin时，电路进入连续模式CCM,J、于则为断续模式DCMBOOST电路FEEDBACK红色路径表示开关闭合后电流路径，V.-ON=V

43、n蓝色路径表示开关打开后电流路径，V.-OFF+Vn =VO伏秒平衡 VnXDX 1/f=(V-Vin) X ( 1-D) x 1/f输出电压V=Vn/(1-D)BCMM式临界电感 L min =Vn-max X din X 1/f/ I maxBUCK-BOOST 路ADD;深圳市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园Z梅Building 2, Yongchuong Technology Areor Rd 1L No 5. Shangxu Industrial Park, Bonttan Street r Long go ng Dilrid, Shenzhen, China15UODAU

44、八蒯达交深圳市科达嘉电子有限公司JUUASHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.FEEDBACK (PWM)a-j-红色路径表示开关闭合后电流路径，VL-ON=Vn蓝色路径表示开关打开后电流路径，VL-OFF =VO伏秒平衡 VnXDX 1/f= V oX (1-D) x 1/f输出电压 VO=VnX D/(1-D)占空比D= Vo /( V o+ Vin)输入取最大时候，即为最小占空比 dinBCMM式临界电感 L min二Vn-max X din X 1/f/ I maxL大于Lmin ,电流连续BCM否则，进入断续模式 DCM实际在低压电路或者精确计算中，需

45、要考虑开关管和续流二极管的压降，一般 按照0.5V0.7V计算。同一电感，随着负载的增大，动态电感逐渐减小，纹波电流 会增大，随着进一步增大到饱和，电感低于 20%纹波电流变得很大，甚至变成断续 模式，同时伴随着电感温升迅速升高，寿命降低，甚至损坏等现象。根据开关管的开关状态，一般而言在开关闭合时电感储能，在开关断开后电感 释放能量，遵循能量守恒定律，可用伏秒乘积表示。ET =VL_ON TON = VL-OFF TOFF在不同拓扑结构中Il计算不同。电感平均电流在 BUCK电路中等于输出电流， BOOS南路中等于输入电流，在 BUCK-BOOST路中等于输入电流与占空比 D之比,ADD:深圳

46、市龙岗区坂出街道上雪科技城1路5号永创科技园2株(Building 2, ongchuong Technology Areor Rd 1 . No 5r 写 hong 耽看 Induslrial Park, Banttan Slrietr Long go ng Dislri Shenzhen, China.16rn门人人副i太庄深圳市科达嘉电子有限公司州彳SHENZHEN CODACA ELECTRONIC CO. LTD.计算公式如下。_1.05xJ/ xZ j_ L05x%xL-BUCK iL-ROOWLqBUCK-BOOSTV. X D由此可进一步计算出所需的电感值minET Ul Tl

47、 _ Ul maxDminI I k IL fK.关于温升、饱和和噪音三个问题的建议A温升问题电感的温升，主要取决于客户使用电源的绝缘等级要求，或者使用领域。通常 情况下，温升越小越好，既要减少和合理分布电感的总耗损，又要增加散热措施。降低绕组损耗Pcu,降低直流电阻，需要尽可能的增加线圈截面和减少线材长度 来降低电阻，可靠的焊点焊接，大面积的焊盘等；在高频应用时，具有涡流效应和 邻近效应，可通过多股线径绞合，扁线，单层分布等绕制方式降低高频交流电阻。降低磁芯损耗Pcore,主要选择低损耗的磁芯材料和磁芯结构（不同的磁芯结构 与散热方式有关），合适的规格，最佳的匝数，合理气隙等；散热措施可从辐射，对流和传导入手，比如选择开放型的磁芯（EE型PQ型）RMffi）,较大的散热面积，热传导系数较大的导热硅胶垫和导热胶，灌封，散热