《功率電感選擇》PPT課件.ppt

,WRTH ELEKTRONIK EISOS GMBH & CO. KG,2009,功率電感 怎樣選擇 - 8個設(shè)計小貼士 -,概述,高效 發(fā)展趨勢 輸出電壓小于 1 V 輸出電流最大至 60 A 開關(guān)頻率高達(dá) 5 MHz,WE提供支持 設(shè)計工具 在產(chǎn)品原型設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計時能夠快速查找大量的WE元件信息,IC公司仿真軟件支持 Texas Instruments SWIFT / TPS40K Linear Technology LTSpice / SwitcherCAD National Semiconductor Webench,設(shè)計貼士1 - 開關(guān)頻率 -,開關(guān)頻率,磁芯材料的選擇與工作頻率相關(guān),f/MHz,XL(NiZn),XL(MnZn),XL(Fe),impedance,0“-400kHz,0“-10MHz,0“-40MHz,電感值,設(shè)計貼士 1 開關(guān)頻率 100 kHz: 可供選擇的磁芯材料: 鐵氧體,開關(guān)頻率 100 kHz 磁芯材料: 鐵粉; 錳鋅; Superflux, 鎳鋅, WE-Perm,開關(guān)頻率 100 kHz 1000 kHz 磁芯材料: 錳鋅; Superflux, 鎳鋅, WE-Perm,開關(guān)頻率 1000 kHz 磁芯材料: 鎳鋅, WE-Perm,根據(jù)開關(guān)頻率不同，磁芯材料的使用情況大致如下：,設(shè)計貼士2 - 感值 -,感值,如果沒有軟件支持，感值的計算公式如下：, BUCK, BOOST,Iout 工作電流,Uout 輸出電壓,Uin 輸入電壓,fswitch IC的開關(guān)頻率,設(shè)計貼士 2 感值 感值高 紋波電流小 感值低 紋波電流大 紋波電流是決定磁芯損耗的要素. 減少功率電感損耗的重要參數(shù)不僅包括開關(guān)頻率，還包括紋波電流。,設(shè)計貼士3 - 電感電流 -,概述,功率電感的電流負(fù)載可以用以下方法計算： 工具軟件 (LTSpice, Webench, SWIFT, ) 逐步計算 用下面的方法做粗略計算,飽和電流 ILmax, BUCK, BOOST,額定電流, 定義? 標(biāo)準(zhǔn) ?,沒有標(biāo)準(zhǔn),額定電流 IDC,額定電流,伍爾特電子的定義,最大溫升 T = 40K,請關(guān)注 小號印刷體的數(shù)值,也取決于直流電阻DCR,額定電流的定義也可能是 T = 15K, 30K, 50K 取決于磁芯和尺寸 有時候取決于市場行為,SMALL printed letters often make a BIG difference,額定電流,飽和電流, 定義? 標(biāo)準(zhǔn) ?,沒有標(biāo)準(zhǔn),飽和電流 ISAT,L= - 10%,飽和電流,I A,飽和電流,伍爾特電子的定義 例如： WE-PD,飽和電流通常代表在一定程度上的感值跌落,飽和電流,伍爾特電子與競爭對手的比較,100% Isat = 2,47A = 相比Lo 跌落30% !,WE-定義 = 10% 感值跌落,ISAT = 0,8*2,47A = 1,98A WE ISAT is higher = 2,20A!,電感電流,設(shè)計貼士 3 請注意產(chǎn)品規(guī)格書中的定義 額定電流 功率電感的額定電流通常和直流工作條件下的自發(fā)熱關(guān)聯(lián) - 在本篇中，電感在額定電流下自發(fā)熱溫升是40C。 飽和電流 根據(jù)半導(dǎo)體制造廠家的推薦，飽和電流是指感值跌落10%的工作點(diǎn)電流。遺憾的是，在功率電感的規(guī)格書中沒有這樣的標(biāo)準(zhǔn)值，常常給用戶造成誤解和困惑。,設(shè)計貼士4 - 直流電阻 -,直流電阻,設(shè)計貼士 4 相同封裝尺寸下的直流電阻值 感值越高 直流電阻越大 感值越低 直流電阻越小 感值相同，采取了屏蔽措施的電感- 直流電阻小 直流電阻是決定導(dǎo)線熱損的關(guān)鍵因素，也是減小功率電感功耗的另一個要素。,磁滯損耗 渦流損耗,直流損耗 取決于直流電阻 交流損耗 取決于繞線結(jié)構(gòu) 趨膚效應(yīng) 接近效應(yīng),設(shè)計貼士5 - 屏蔽 / 非屏蔽 -,屏蔽 / 非屏蔽,使用屏蔽/非屏蔽的對比,設(shè)計貼士 5 盡可能使用磁屏蔽封裝的功率電感. 不要在功率電感下方布線，也不要在其上方安排電路板，因?yàn)檫@樣會增加氣隙耦合的程度。,屏蔽 / 非屏蔽,shielded,unshielded,smaller leff,bigger leff,設(shè)計貼士6 - AL 值 -,AL 值,AL值根據(jù)有效磁路長度和磁通面積計算得出,設(shè)計貼士 6 磁屏蔽電感的優(yōu)點(diǎn)是: AL 值更高 同樣的感值，直流電阻更低 線損（銅損）更低,設(shè)計貼士7 - LC 輸出濾波器 -,LC 輸出濾波器,得到一個干凈的輸出電壓,設(shè)計貼士 7 選擇開關(guān)頻率的 1/10作為LC濾波器的截止頻率 選擇輸出電容 (e.g. 22 F) 計算感值,設(shè)計貼士8 - 電感選擇軟件 -,電感選擇軟件 Inductor Selector,計算和選擇正確電感的捷徑,設(shè)計貼士 8 電感選擇器可用于 BUCK-converter BOOST-converter 要計算正確的感值，必須考慮額定電流，飽和電流和直流電阻。,電感選擇軟件 Inductor Selector,電感選擇軟件與常規(guī)計算的比較,紋波電流系數(shù) (0.2 0.5), 計算得出的感值是后續(xù)優(yōu)化設(shè)計的起點(diǎn), 嘗試這些感