电感基础与选型介绍

电感是一种常见的被动元件,常用在LC振荡电路、中低频的滤波电路,DCDC能量转换电路中,其应用频率一般不超过50MHz。

1.电感的主要作用

  • 通直流,阻交流
  • 阻交流变化,保持电流稳定----楞次定律
  • 滤波

    2.电感的主要分类

    3.电感的主要参数

    电感量L:

    L越大,储能能力越强,纹波越小,所需要的储能电容越小;

    L越大,封装越大,占用PCB面积大,DCR大,发热且效率低,成本高。

    L越大,自谐振频率往往越小,额定电流往往越小。

  • 自谐振频率F0:

    寄生电容存在导致有谐振频率,低于F0才有电感效应,高于F0表现为电容效应,

    电感值先增大,然后迅速减小。

    直流等效电阻DCR:

    电感的直流阻抗,噪声IIR的能量损耗,导致降低效率同时还发热。

    电感饱和电流Isat: 电感量下降10%~30%对应的电流值。

    温升有效电流Irms: 电感表面温度上升20℃或者40℃时的等效电流值。

 

 

4.功率电感选型

1) 根据DCDC输入输出特性计算最低电感量L

BUCK:Lmin=【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/(Fsw*Irpp) Irpp = 0.5 Irate

BOOST:Lmin=2*【Vinmax*(1-Vinmax/Vout)】/(Fsw*Irate)

Irpp是一个特别重要的参数,它直接决定了电感与输出电容的大小,L峰峰值电流。

Irpp电流大意味要得小的输出电压纹波,必须要使用大容值低ESR的输出电容。

Irpp电流小意味着要选择大感值电感。为了平衡这一矛盾,一般在设计电路将Irpp选为电源

电路Irated额定输出电流的50%。

(TI推荐常规系数为0.2~0.4之间,低ESR陶瓷电容做输出电容时选择1)

2) 按照电感常规20%精度和10%余量,故L=1.30Lmin,从而确定标称电感量L

3) 自谐振F0为开关频率10倍以上,Isat和Irms需是实际额定工作电流的1.3倍以上;

4) DCR越小越好,叠层比线绕好(损耗小);

5)带屏蔽比不带屏蔽好,全屏蔽比半屏蔽好,一体成型比全屏蔽好;

6)封装形式与高度等尺寸信息和焊接工艺考量。

附电感的生产流程:

 

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