功率电感选择-EMC

1、Wrth Elektronik eiSos 2009WRTH ELEKTRONIK EISOS GMBH & CO. KG2009功率电感功率电感 怎样选择怎样选择- 8个设计小贴士个设计小贴士 -Wrth Elektronik eiSos 2009概述 高效 发展趋势 输出电压小于 1 V 输出电流最大至 60 A 开关频率高达 5 MHzWE提供支持 设计工具 在产品原型设计和优化设计时能够快速查找大量的WE元件信息IC公司仿真软件支持 Texas Instruments SWIFT / TPS40K Linear Technology LTSpice / SwitcherCAD

2、National Semiconductor WebenchWrth Elektronik eiSos 2009 设计贴士设计贴士1- 开关频率开关频率 -Wrth Elektronik eiSos 2009开关频率 磁芯材料的选择与工作频率相关f/MHzXL(NiZn)XL(MnZn)XL(Fe)impedance0“-400kHz0“-10MHz0“-40MHzWrth Elektronik eiSos 2009电感值设计贴士设计贴士 1开关频率开关频率 100 kHz: 可供选择的磁芯材料可供选择的磁芯材料: 铁氧体铁氧体开关频率 100 kHz. 1000 kHz磁芯材料: 锰锌; S

3、uperflux, 镍锌, WE-Perm开关频率 1000 kHz磁芯材料: 镍锌, WE-Perm 根据开关频率不同，磁芯材料的使用情况大致如下：Wrth Elektronik eiSos 2009 设计贴士设计贴士2- 感值感值 -Wrth Elektronik eiSos 2009感值outswitchoutinIrfUUDCL)(outswitchoutIrfDCUDCL)1 ( 如果没有软件支持，感值的计算公式如下： BUCK BOOST2 . 0r.4 . 0Iout 工作电流Uout 输出电压Uin 输入电压fswitch IC的开关频率设计贴士设计贴士 2感值感值 感值高感值

4、高 纹波电流小纹波电流小 感值低感值低 纹波电流大纹波电流大纹波电流是决定磁芯损耗的要素纹波电流是决定磁芯损耗的要素.减少功率电感损耗的重要参数不仅包括开关频率，还包括纹波电流。减少功率电感损耗的重要参数不仅包括开关频率，还包括纹波电流。Wrth Elektronik eiSos 2009 设计贴士设计贴士3- 电感电流电感电流 -Wrth Elektronik eiSos 2009概述 功率电感的电流负载可以用以下方法计算： 工具软件 (LTSpice, Webench, SWIFT, ) 逐步计算 用下面的方法做粗略计算饱和电流 ILmaxoutLII 5 , 1maxoutLII 2ma

5、x BUCK BOOSTWrth Elektronik eiSos 2009额定电流 定义? 标准 ?没有标准没有标准. 额定电流 IDCWrth Elektronik eiSos 2009额定电流 伍尔特电子的定义Bezeichnung :description :AmmBmmCmmDmmEmmF R M 1 = Start of windingMarking = Inductance codeEigenschaften / propertiesWert / valueEinheit / unittol.Induktivitt /inductanceDC-Widerstand /DC-res

6、istanceDC-Widerstand /DC-resistanceNennstrom /rated currentSttigungsstrom /saturation currentEigenres.-Frequenzself-res.-frequency12,0 0,3Typ XL5,0 0,28,0 0,38,0 max.12,0 0,3T=40 K|L/L| 相比Lo 跌落30% !WE-定义 = 10% 感值跌落ISAT = 0,8*2,47A =1,98A WE ISAT is higher= 2,20A!Wrth Elektronik eiSos 2009电感电流设计贴士设计贴

7、士 3请注意产品规格书中的定义请注意产品规格书中的定义额定电流额定电流功率电感的额定电流通常和直流工作条件下的自发热关联功率电感的额定电流通常和直流工作条件下的自发热关联 - 在本篇中，电感在额定电流下在本篇中，电感在额定电流下自发热温升是自发热温升是40C。饱和电流饱和电流根据半导体制造厂家的推荐，饱和电流是指感值跌落根据半导体制造厂家的推荐，饱和电流是指感值跌落10%的工作点电流。遗憾的是，在功的工作点电流。遗憾的是，在功率电感的规格书中没有这样的标准值，常常给用户造成误解和困惑。率电感的规格书中没有这样的标准值，常常给用户造成误解和困惑。Wrth Elektronik eiSos 200

8、9 设计贴士设计贴士4- 直流电阻直流电阻 -Wrth Elektronik eiSos 2009直流电阻设计贴士设计贴士 4相同封装尺寸下的直流电阻值相同封装尺寸下的直流电阻值 感值越高感值越高 直流电阻越大直流电阻越大 感值越低感值越低 直流电阻越小直流电阻越小 感值相同，采取了屏蔽措施的电感感值相同，采取了屏蔽措施的电感- 直流电阻小直流电阻小直流电阻是决定导线热损的关键因素，也是减小功率电感功耗的另一个要素。直流电阻是决定导线热损的关键因素，也是减小功率电感功耗的另一个要素。 磁滞损耗 涡流损耗 直流损耗 取决于直流电阻 交流损耗 取决于绕线结构 趋肤效应 接近效应totalPCORE

9、PCuPWrth Elektronik eiSos 2009 设计贴士设计贴士5- 屏蔽屏蔽 / 非屏蔽非屏蔽 -Wrth Elektronik eiSos 2009屏蔽 / 非屏蔽 使用屏蔽/非屏蔽的对比Wrth Elektronik eiSos 2009设计贴士设计贴士 5尽可能使用磁屏蔽封装的功率电感尽可能使用磁屏蔽封装的功率电感. 不要在功率电感下方布线，也不要在其上方安排电路板，因为这样会增加气隙耦合的程度。不要在功率电感下方布线，也不要在其上方安排电路板，因为这样会增加气隙耦合的程度。屏蔽 / 非屏蔽shieldedunshieldedsmaller l leffbigger l

10、leffWrth Elektronik eiSos 2009 设计贴士设计贴士6- AL 值值 -Wrth Elektronik eiSos 2009AL 值 AL L值根据有效磁路长度和磁通面积计算得出NLAL2ALLN 设计贴士设计贴士 6磁屏蔽电感的优点是磁屏蔽电感的优点是: AL 值更高值更高同样的感值，直流电阻更低同样的感值，直流电阻更低 线损（铜损）更低线损（铜损）更低Wrth Elektronik eiSos 2009 设计贴士设计贴士7- LC 输出滤波器输出滤波器 -Wrth Elektronik eiSos 2009LC 输出滤波器 得到一个干净的输出电压 CfL)2(1设

11、计贴士设计贴士 7 选择开关频率的选择开关频率的 1/10作为作为LC滤波器的截止频率滤波器的截止频率 选择输出电容选择输出电容 (e.g. 22 F) 计算感值计算感值Wrth Elektronik eiSos 2009 设计贴士设计贴士8- 电感选择软件电感选择软件 -Wrth Elektronik eiSos 2009电感选择软件 Inductor Selector 计算和选择正确电感的捷径设计贴士设计贴士 8电感选择器可用于电感选择器可用于 BUCK-converter BOOST-converter要计算正确的感值，必须考虑额定电流，饱和电流和直流电阻。要计算正确的感值，必须考虑额定电流，饱和电流和直流电阻。LWrth Elektronik eiSos 2009电感选择软件 Inductor Selector 电感选择软件与常规计算的比较LfIUUUULoutinoutoutin3 ,0纹波电流系数 (0.2 0.5) 计算得出的感值是后续优化设计的起点 尝试这些感值 18, 22, 27 H24V12V2A500KHz20,567HL