《功率电感选择》PPT课件.ppt

,WRTH ELEKTRONIK EISOS GMBH & CO. KG,2009,功率电感 怎样选择 - 8个设计小贴士 -,概述,高效 发展趋势 输出电压小于 1 V 输出电流最大至 60 A 开关频率高达 5 MHz,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,IC公司仿真软件支持 Texas Instruments SWIFT / TPS40K Linear Technology LTSpice / SwitcherCAD National Semiconductor Webench,设计贴士1 - 开关频率 -,开关频率,磁芯材料的选择与工作频率相关,f/MHz,XL(NiZn),XL(MnZn),XL(Fe),impedance,0“-400kHz,0“-10MHz,0“-40MHz,电感值,设计贴士 1 开关频率 100 kHz: 可供选择的磁芯材料: 铁氧体,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,根据开关频率不同，磁芯材料的使用情况大致如下：,设计贴士2 - 感值 -,感值,如果没有软件支持，感值的计算公式如下：, BUCK, BOOST,Iout 工作电流,Uout 输出电压,Uin 输入电压,fswitch IC的开关频率,设计贴士 2 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。,设计贴士3 - 电感电流 -,概述,功率电感的电流负载可以用以下方法计算： 工具软件 (LTSpice, Webench, SWIFT, ) 逐步计算 用下面的方法做粗略计算,饱和电流 ILmax, BUCK, BOOST,额定电流, 定义? 标准 ?,没有标准,额定电流 IDC,额定电流,伍尔特电子的定义,最大温升 T = 40K,请关注 小号印刷体的数值,也取决于直流电阻DCR,额定电流的定义也可能是 T = 15K, 30K, 50K 取决于磁芯和尺寸 有时候取决于市场行为,SMALL printed letters often make a BIG difference,额定电流,饱和电流, 定义? 标准 ?,没有标准,饱和电流 ISAT,L= - 10%,饱和电流,I A,饱和电流,伍尔特电子的定义 例如： WE-PD,饱和电流通常代表在一定程度上的感值跌落,饱和电流,伍尔特电子与竞争对手的比较,100% Isat = 2,47A = 相比Lo 跌落30% !,WE-定义 = 10% 感值跌落,ISAT = 0,8*2,47A = 1,98A WE ISAT is higher = 2,20A!,电感电流,设计贴士 3 请注意产品规格书中的定义 额定电流 功率电感的额定电流通常和直流工作条件下的自发热关联 - 在本篇中，电感在额定电流下自发热温升是40C。 饱和电流 根据半导体制造厂家的推荐，饱和电流是指感值跌落10%的工作点电流。遗憾的是，在功率电感的规格书中没有这样的标准值，常常给用户造成误解和困惑。,设计贴士4 - 直流电阻 -,直流电阻,设计贴士 4 相同封装尺寸下的直流电阻值 感值越高 直流电阻越大 感值越低 直流电阻越小 感值相同，采取了屏蔽措施的电感- 直流电阻小 直流电阻是决定导线热损的关键因素，也是减小功率电感功耗的另一个要素。,磁滞损耗 涡流损耗,直流损耗 取决于直流电阻 交流损耗 取决于绕线结构 趋肤效应 接近效应,设计贴士5 - 屏蔽 / 非屏蔽 -,屏蔽 / 非屏蔽,使用屏蔽/非屏蔽的对比,设计贴士 5 尽可能使用磁屏蔽封装的功率电感. 不要在功率电感下方布线，也不要在其上方安排电路板，因为这样会增加气隙耦合的程度。,屏蔽 / 非屏蔽,shielded,unshielded,smaller leff,bigger leff,设计贴士6 - AL 值 -,AL 值,AL值根据有效磁路长度和磁通面积计算得出,设计贴士 6 磁屏蔽电感的优点是: AL 值更高 同样的感值，直流电阻更低 线损（铜损）更低,设计贴士7 - LC 输出滤波器 -,LC 输出滤波器,得到一个干净的输出电压,设计贴士 7 选择开关频率的 1/10作为LC滤波器的截止频率 选择输出电容 (e.g. 22 F) 计算感值,设计贴士8 - 电感选择软件 -,电感选择软件 Inductor Selector,计算和选择正确电感的捷径,设计贴士 8 电感选择器可用于 BUCK-converter BOOST-converter 要计算正确的感值，必须考虑额定电流，饱和电流和直流电阻。,电感选择软件 Inductor Selector,电感选择软件与常规计算的比较,纹波电流系数 (0.2 0.5), 计算得出的感值是后续优化设计的起点, 尝试这些感