淺談Buck電路的功率電感要求

時(shí)間：2020-01-05作者：深圳市維智鴻電子科技有限公司瀏覽：697

淺談Buck電路的功率電感要求

**低功率電感或者**高功率電感開關(guān)電源|穩(wěn)壓器的電感，并不象一般開關(guān)電源那樣容易選擇。（功率電感 模壓線圈  升壓電感）目前常規(guī)的電感都是為一些主流設(shè)計(jì)所制造，并不能很好地滿足一些特殊設(shè)計(jì)。本文主要討論**低功率、****Buck電路的電感選擇問題。典型應(yīng)用實(shí)例就是小體積電池長(zhǎng)時(shí)間供電設(shè)備。在這種電路中，讓工程師感到棘手的問題主要是電池容量（成本與體積）與Buck電路體積、效率之間的矛盾。為了減小開關(guān)電源的體積，較好選擇盡可能高的開關(guān)頻率。但是開關(guān)損耗以及輸出電感的損耗會(huì)隨著開關(guān)頻率的提高而增大，而且很有可能成為影響效率的主要因素，正是這些矛盾大大提高了電路設(shè)計(jì)的難度。 

　　對(duì)工程師而言，鐵磁性元件（電感）可能是較早接觸的非線性器件。但是根據(jù)制造商提供的數(shù)據(jù)，很難預(yù)測(cè)電感在高頻時(shí)的損耗。因?yàn)橹圃焐掏ǔＶ惶峁┲T如開路電感、工作電流、飽和電流、直流電阻以及自激頻率等參數(shù)。對(duì)于大部分開關(guān)電源設(shè)計(jì)來(lái)說，這些參數(shù)已經(jīng)足夠了，并且根據(jù)這些參數(shù)選擇合適的電感也非常容易。但是，對(duì)于**低電流、**高頻率開關(guān)電源來(lái)說，電感磁芯的非線性參數(shù)對(duì)頻率非常敏感，其次，頻率也決定了線圈損耗。 

　　對(duì)于普通開關(guān)電源，相對(duì)于直流I2R損耗來(lái)說，磁芯損耗幾乎可以忽略不計(jì)。所以通常情況下，除了“自激頻率“這個(gè)與頻率有關(guān)的參數(shù)外，功率電感幾乎沒有其他與頻率相關(guān)的參數(shù)。但是，對(duì)于**低功率、**高頻率系統(tǒng)（電池供電設(shè)備），這些高頻損耗（磁芯損耗和線圈損耗）通常會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直流損耗。 

　　線圈損耗包括直流I2R損耗和交流損耗。其中，交流損耗主要是由于趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)所導(dǎo)致。趨膚效應(yīng)是指隨著頻率的提高移動(dòng)的電荷越來(lái)越趨于導(dǎo)體表面流動(dòng)，相當(dāng)于減小了導(dǎo)體導(dǎo)電的橫截面積，提高了交流阻抗。比如：在2MHz頻率，導(dǎo)體導(dǎo)電深度（從導(dǎo)體表面垂直向下）大概只有0.00464厘米。這就導(dǎo)致電流密度降低到原來(lái)的1/e （大概0.37）。鄰近效應(yīng)是指電流在電感相鄰導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)互相影響，從而導(dǎo)致所謂的“擁擠電流”，也會(huì)提高交流阻抗。對(duì)于趨膚效應(yīng)，可以通過多芯電線（同一根導(dǎo)線內(nèi)含多根細(xì)導(dǎo)線）適度緩解。對(duì)于那些交流電流紋波遠(yuǎn)小于直流電流的電路，多芯電線可以有效降低電感的總損耗。 


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