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开关电 源为什么要使用电感?

信息来源:思科奇电子 发布时间:2018-11-23 浏览次数:

    电感常为储能元件,也常与 电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上,用来平滑电流。电感也被称为扼流圈,特点是 流过其上的电流有"很大的惯性"换句话说,由于磁通连续特性,电感上 的电流必须是连续的,否则将 会产生很大的电压尖峰。

    电感为磁性元件,自然有磁饱和的问题。有的应 用允许电感饱和,有的应 用允许电感从一定电流值开始进入饱和,也有的 应用不允许电感出现饱和,这要求 在具体线路中进行区分。大多数情况下,电感工作在"线性区",此时电感值为一常数,不随着 端电压与电流而变化。
    但是,开关电 源存在一个不可忽视的问题,即电感 的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数),一个是 不可避免的绕线电阻,另一个是与绕制工艺、材料有 关的分布式杂散电容。杂散电 容在低频时影响不大,但随频 率的提高而渐显出来,当频率 高到某个值以上时,电感也 许变成电容特性了。如果将杂散电容"集中"为一个电容,则从电 感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。
    当分析 电感在线路中的工作状况或者绘制电压电流波形图时,不妨考 虑下面几个特点:
    1、 当电感L中有电流I流过时,电感储存的能量为: E=0.5×L×I2 (1) 。
    2、 在一个开关周期中,电感电流的变化(纹波电流峰峰值)与电感 两端电压的关系为: V=(L×di)/dt (2) ,由此可看出,纹波电 流的大小跟电感值有关。
    3、 就像电容有充、放电电流一样,电感器也有充、放电电压过程。电容上 的电压与电流的积分(安·秒)成正比,电感上 的电流与电压的积分(伏·秒)成正比。只要电感电压变化,电流变化率di/dt也将变化;正向电 压使电流线性上升,反向电 压使电流线性下降。
    4、纹波电 流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸,纹波电 流一般设定为最大输出电流的10%~30%,因此对 降压型电源来说,流过电 感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%。
    计算出 正确的电感值对选用合适的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常重要。

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