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开关电源中输出平滑处理电路中电感L的设计计算及电感的作用

作者:南京中能动力设备 发布时间:2019-10-22 13:09 浏览量:
  储能电感作为开关电源的一个关键器件,对电源性能的好坏有重要作用,同时也是产品设计工程师重点关注和调试的对象。下面来介绍开关电源中输出平滑处理电路中电感L的设计计算方式,希望对您有所帮助!
 
 

  输出平滑处理电路中电感L的设计计算

  
  电感L的计算有如下一些公式:
  
  流过电感L的纹波电流△Il为输出电流Io的2%~5%。
  
  即:
  
  △Il=(0.02~0.05)Io
  
  △Il=Tonmax(Umin-Vf-Vo)/L
  
  L=DTonmax(Umin-Vf-Vo)/△Il
  
  Uomin=T(Vomax+Vf+VI)/D
  
  D=Tonmanx/T
  
  计算实例
  
  输出电压 Vo=5V 10%±
  
  输出电流 Io=20A
  
  开关频率 F=200KHz
  
  占空比     D=0.42 
  
  开关周期:T=1/F=1/200×103=5μs                          
  
  最大导通时间:Ton max=TD=5×0.42=2.1μS                   
  
  输出最大直流电压: Vo max=5×10%=5.5 V
  
  次级线圈上的最小电压:Umin=5×(5.5+0.2+0.4)/2.1=14.5V
  
  在一般情况下,滤波电感中通过的电流△Il的值是Io的2%~5%本例取5%
  
  根据式②L△Il= Ton max(Umin -Vf-Vomax)/△Il=2.1(14.5-0.4-5.5)/1=18.06μH
  
  取整L=18μH通过的电流为20A。
  
  当Io<1A时,可采用非晶合金磁性材料制成的磁珠,套在整流管的输出端引线上,形成电感,而电流大于1A时,则应选用磁芯或磁环绕制。
  
  为减少电感直流电阻、降低损耗、减少电感发热,绕制滤波电感用的漆包线的电流密度J应按较小值。本例J=4A/mm2,即漆包线线裸线直径d=20÷4=5.0mm2
  
  本例滤波电感导线粗,选用D=50mm的MOX磁环,每匝大约对应3μH,但因磁环性能的差异,绕制时要由测试数据来确定电感量。
  
  注:滤波电感压降Vl=0.2 V 由设计师确定,为减小电感损耗,滤波电感上的电压降应小于0.5V,本例取0.2V
  

 

  电感的作用

  
  1、电感器在电路中主要起到滤波、振荡、延迟、陷波等作用,还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。
  
  2、电感在电路最常见的作用就是与电容一起,组成LC滤波电路,电容具有“阻直流,通交流”的特性,而电感则有“通直流,阻交流”的功能。
  
  如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路,那么,交流干扰信号将被电感变成热能消耗掉。
  
  变得比较纯净的直流电流通过电感时,其中的交流干扰信号也被变成磁感和热能,频率较高的最容易被电感阻抗,这就可以抑制较高频率的干扰信号。
  
  3、电感器具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性,频率越高,线圈阻抗越大,因此,电感器的主要功能是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。
  

 
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