电感器（Inductor）是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件；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。
开关模式电源电感器如何选用
开关模式电源一直以来都是电源业的主要产品但是随着全球对高能效产品需求的不断增加传统上采用更廉价但低能效的线性电源市场也将转向采用开关模式电源在这一过渡时期电源业为提高开关频率而不懈努力以满足客户对功率更大占用空间更小的电源的要求这种发展趋势为开关模式电源开启了新的市场并使部分设计工程师面临市场对开关模式电源设计的需求
本文将阐明为非隔离式开关模式电源（SMPS）选用电感器的基本要点所举实例适合超薄型表面贴装设计的应用像电压调节模块（VRM）和负载点（POL）型电源但不包括基于更大底板的系统
图1所示为一个冲跳拓扑结构电源的架构该构架广泛应用于输出电压小于输入电压的系统在典型的冲跳拓扑结构电路中当开关（Q1）闭合时电流开始通过这个开关流向输出端并以某一速率稳步增大增加速率取决于电路电感根据楞次定律di=E×dt/L流过电感器的电流所发生的变化量等于电压乘以时间变化量再除以这个电感值由于流过负载电阻RL的电流稳定增加输出电压成正比增大
在达到预定的电压或电流限值时控制集成电路将开关断开从而使电感周围的磁场衰减并使偏置二极管D1正向导通从而继续向输出电路供给电流直至开关再度接通这一循环反复进行而开关的次数由控制集成电路来确定并将输出电压调控在要求的电压值上图2所示为在若干个开关循环周期内流过电感器和其它冲跳拓扑电路元件上的电压和电流波形
电感值对于在开关断开期间保持流向负载的电流很关键所以必须算出保持冲跳变流器输出电流所必需的最小电感值以确保在输出电压和输入电流处于最差条件下仍能够为负载供应足够的电流为确定最小的电感值需要知道如下信息
输入电压范围
输出电压及其规定范围
工作频率（开关频率）
电感器脉动电流
运行模式连续运行模式还是非连续运行模式
下列公式用于计算冲跳变流器所需的电感值
L1 = Vo1-Vo/Vin-Von/f×dI 连续运行模式下dI < 1/2I
为了算出适用于电源整个运行条件的最小电感值对参数值的选择必须能够保证在各项参数处于最不利组合的条件下所选择的这一电感值仍能将脉动电流保持在特定的数值范围内而针对冲跳型电源其最不利组合条件为输入电压和频率均处于各自的最低数值时此外还要将输出电压也取为其最小规定值以确定能够保持正常调节功能所需的最低电感值设计者可以按照自己所习惯的方式对这些数值进行控制以达到最差条件成立的状态
按照表1中所列出的数据最小电感值计算如下
L1min = Vomin1-Vomin/Vinmin-
Von/fmin×dI
L1min = 4.95V1-4.95V/20V-0.7V/
693,000Hz × 0.5A
L1min = 10.6uh
因此在这一具体应用中电感器的电感值至少为10.6礹而其电流额定值也要在最低的20安培的工作电流之上并保持足够的安全系数而如果选择一个电感值低于此最小值的电感器就将导致冲跳变流器可能无法在大电流下将其输出电压保持在规定范围内
将电感值确定以后实际电感器的设计必须符合相关电气标准系统尺寸和安装方式等限制许多磁性元件供应商均提供各种型号的标准产品可满足绝大多数的设计标准要求但是在设计中采用现货供应的标准产品有可能导致电感器的性能和尺寸方面有所不足并可能最终对产品的销售造成不利影响而幸运的是包括泰科电子CoEv 磁性组件部在内的一些供应商能够提供必要的定制工程设计支持 以满足将特定电感值电气性能和外形限制要求结合在一款完全成熟的产品上促进设计的最优化充分利用了业界的专业技术从而最大程度地缩短了设计和测试的时间加速产品的上市
本文将阐明为非隔离式开关模式电源（SMPS）选用电感器的基本要点所举实例适合超薄型表面贴装设计的应用像电压调节模块（VRM）和负载点（POL）型电源但不包括基于更大底板的系统
图1所示为一个冲跳拓扑结构电源的架构该构架广泛应用于输出电压小于输入电压的系统在典型的冲跳拓扑结构电路中当开关（Q1）闭合时电流开始通过这个开关流向输出端并以某一速率稳步增大增加速率取决于电路电感根据楞次定律di=E×dt/L流过电感器的电流所发生的变化量等于电压乘以时间变化量再除以这个电感值由于流过负载电阻RL的电流稳定增加输出电压成正比增大
在达到预定的电压或电流限值时控制集成电路将开关断开从而使电感周围的磁场衰减并使偏置二极管D1正向导通从而继续向输出电路供给电流直至开关再度接通这一循环反复进行而开关的次数由控制集成电路来确定并将输出电压调控在要求的电压值上图2所示为在若干个开关循环周期内流过电感器和其它冲跳拓扑电路元件上的电压和电流波形
电感值对于在开关断开期间保持流向负载的电流很关键所以必须算出保持冲跳变流器输出电流所必需的最小电感值以确保在输出电压和输入电流处于最差条件下仍能够为负载供应足够的电流为确定最小的电感值需要知道如下信息
输入电压范围
输出电压及其规定范围
工作频率（开关频率）
电感器脉动电流
运行模式连续运行模式还是非连续运行模式
下列公式用于计算冲跳变流器所需的电感值
L1 = Vo1-Vo/Vin-Von/f×dI 连续运行模式下dI < 1/2I
为了算出适用于电源整个运行条件的最小电感值对参数值的选择必须能够保证在各项参数处于最不利组合的条件下所选择的这一电感值仍能将脉动电流保持在特定的数值范围内而针对冲跳型电源其最不利组合条件为输入电压和频率均处于各自的最低数值时此外还要将输出电压也取为其最小规定值以确定能够保持正常调节功能所需的最低电感值设计者可以按照自己所习惯的方式对这些数值进行控制以达到最差条件成立的状态
按照表1中所列出的数据最小电感值计算如下
L1min = Vomin1-Vomin/Vinmin-
Von/fmin×dI
L1min = 4.95V1-4.95V/20V-0.7V/
693,000Hz × 0.5A
L1min = 10.6uh
因此在这一具体应用中电感器的电感值至少为10.6礹而其电流额定值也要在最低的20安培的工作电流之上并保持足够的安全系数而如果选择一个电感值低于此最小值的电感器就将导致冲跳变流器可能无法在大电流下将其输出电压保持在规定范围内
将电感值确定以后实际电感器的设计必须符合相关电气标准系统尺寸和安装方式等限制许多磁性元件供应商均提供各种型号的标准产品可满足绝大多数的设计标准要求但是在设计中采用现货供应的标准产品有可能导致电感器的性能和尺寸方面有所不足并可能最终对产品的销售造成不利影响而幸运的是包括泰科电子CoEv 磁性组件部在内的一些供应商能够提供必要的定制工程设计支持 以满足将特定电感值电气性能和外形限制要求结合在一款完全成熟的产品上促进设计的最优化充分利用了业界的专业技术从而最大程度地缩短了设计和测试的时间加速产品的上市
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