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BUCK電路電感磁芯選型

各位大神,buck電路需求

Vin:55-60V  Vout:50V Io:1A要怎么去選擇電感磁芯,匝數(shù)需要多少啊

全部回復(fù)(3)
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2019-11-05 09:34

 這個(gè)是我在網(wǎng)上看到的一篇文章,覺(jué)得講的還可以。不是我自己寫(xiě)的。

怎樣計(jì)算磁環(huán)電感的飽和電流(轉(zhuǎn)摘)教程針對(duì)鐵硅鋁電感,其他電感也可觸類(lèi)旁通;X寶上賣(mài)的大電流鐵硅鋁磁環(huán)電感,電流大多是虛標(biāo)的。標(biāo)稱(chēng)電流并不是飽和電流,只是根據(jù)導(dǎo)線線徑估算出來(lái)的電流,根本不管磁環(huán)的死活。其實(shí)制約電感電流的最大瓶頸在于磁芯,而不是繞線。而電感的飽和電流并沒(méi)有嚴(yán)格的界限,是可以自己定義的,那么問(wèn)題來(lái)了,學(xué)…(誤)如何了解磁環(huán)的飽和電流呢?

首先要理解兩個(gè)參數(shù):安匝數(shù) ,電感系數(shù)(至于怎么計(jì)算出來(lái)的,不用去知道),安匝(A·T) 與磁環(huán)的磁場(chǎng)密度大小成正比,安匝數(shù)越大,電感儲(chǔ)存的能量越多,電感系數(shù)(nH/T^2),代表一個(gè)電感的相對(duì)電感量,同一電感電流越大這個(gè)值越小,若電流不斷增大,電感系數(shù)就會(huì)最終減小到0,這代表電感的絕對(duì)飽和,但要注意,要使電感絕對(duì)飽和的電流幾乎是無(wú)限大,所以我們通常說(shuō)的“飽和”是指“相對(duì)飽和”。隨著電流的增大,電感量是一直緩慢下降的,不存在階梯狀,這就出現(xiàn)了某個(gè)電流對(duì)應(yīng)某個(gè)感量的情況,所以在選擇或制作電感時(shí),一定要知道最小感量限制,留有余量(大電流時(shí)),打個(gè)比方,我需要的電感不能小于10uH,最大電流10A,那么選取電感的原則就是電流10A下仍然保有10uH的感量,如果用大磁環(huán),那么原始電感量可能是12uH,但如果是小磁環(huán),就可能要用20uH的電感了。大磁環(huán)和小磁環(huán)的區(qū)別就是繞線數(shù)量,以及你的應(yīng)用允許電感量變化的范圍。

說(shuō)到這里,問(wèn)題又了來(lái),挖…(誤)

如何計(jì)算呢?——————————--------------------------------------------------------進(jìn)這個(gè)網(wǎng)站     鐵硅鋁磁環(huán)選型 看第一行,前三列是:外徑,內(nèi)徑,高度  我們很容易就能找到自己想看的磁環(huán)大小啦(注意外面顯示是噴涂前的尺寸,比實(shí)際小一點(diǎn))后面一堆都是磁導(dǎo)率,如果不是超過(guò)1Mhz的高頻應(yīng)用,我們只需要看125的,也就是最后一列,點(diǎn)進(jìn)去,以77930A7為例,這就是X寶常見(jiàn)的27mm磁環(huán)。

點(diǎn)進(jìn)去下面的鏈接,彈出一個(gè)文檔不用看別的,只看最后一個(gè)圖

縱軸是電感系數(shù),橫軸是安匝數(shù)電感系數(shù)相關(guān)計(jì)算(單位nH),以上面電感為例,最大電感系數(shù)約1571,由電感量算匝數(shù),如需要22uh,乘以1000再除以157,再開(kāi)方就是你要的匝數(shù)。2,由匝數(shù)推算電感量,匝數(shù)平方*157/1000就是感量。注意:以上是理想情況,或小電流,所以電感系數(shù)的取值是最大值。重點(diǎn)是大電流應(yīng)用:157的電感系數(shù)可以說(shuō)是電流趨近于0才有這么高,哪怕增加一點(diǎn)電流,系數(shù)就變小了,導(dǎo)致電感量減小。留意圖上50%和80%兩條線,這兩條線就是為了大電流應(yīng)用而設(shè)的!1,先以80%線來(lái)算,對(duì)應(yīng)電感系數(shù)126,如果需要10uH,匝數(shù)是10000/126開(kāi)方≈9所以繞9砸,那么看看現(xiàn)在能過(guò)多少電流:80% 對(duì)應(yīng)的安匝是87左右,87/9得到9.6A那么9.6A代表電感飽和了嗎?NO,是指電流達(dá)到9.6A的時(shí)候,感量恰好是10uH。所以,如果你的應(yīng)用允許電感下降到8uH,那就請(qǐng)以8uH計(jì)算匝數(shù)。如果你的應(yīng)用不允許電感下降到10uH以下,那9.6A就是這個(gè)電感的飽和電流,所以飽和電流只能是相對(duì)而言,不同應(yīng)用就會(huì)有不同的界定?;氐皆摾?,繞了9的匝電感空載感量會(huì)是多少呢——9^2*157/1000=12.7uH,用儀器測(cè)出來(lái)的就是這個(gè)值。

2,以50%線來(lái)算,這個(gè)值可以最大限度地利用磁芯,但要用在對(duì)感量不敏感的地方如Buck或Boost,千萬(wàn)別用在諧振上。圖中對(duì)應(yīng)系數(shù)約79,同樣需要10uH的匝數(shù)是10000/79開(kāi)方=11.25,這里出現(xiàn)小數(shù),要進(jìn)還是舍?可以先反向演算一下,若繞11匝,感量為11^2*79/1000=9.56uH,還是能接受的,所以定為11匝。50%對(duì)應(yīng)安匝數(shù)為200,電流200/11≈18.2A 增大了近兩倍,同一個(gè)磁環(huán),只是匝數(shù)不同。但是為了大電流,我們必須犧牲2樣?xùn)|西,一是初始電感量達(dá)到了11^2*157=19uH二是銅線能不能繞得下,受這兩樣制約,所以一般不會(huì)用比50%更低的系數(shù)。所以使用磁環(huán)時(shí)最好看圖計(jì)算,不同的磁環(huán)尺寸有不同的曲線,不能一概而論。

下面看看X寶上那些暢銷(xiāo)的鐵硅鋁環(huán)形電感(沒(méi)有別的意思,我只是個(gè)工程師不是賣(mài)電感的)案例1:標(biāo)稱(chēng) 47uH 8A    用的17mm磁環(huán)  對(duì)應(yīng)的美磁77120A7電感系數(shù)最大值72,47uH需要的匝數(shù)是47000/72開(kāi)方=25.5理論上需26匝 ,但X寶只有25匝(真夠省的)。那么電流達(dá)到8A時(shí)電感變成多少了呢,8*25=200(安匝)等等!圖上沒(méi)有200啊臥槽!爆表了?。ㄋぃ┮钦嫔?A電流不炸雞才怪啊!我們把電流減半,4A電流:安匝4*25=100 對(duì)應(yīng)的電感系數(shù)44,那么感量變?yōu)?5^2*44/1000=27.5uH  這就是現(xiàn)實(shí)!4A電流感量就下降了如此之多!假如在應(yīng)用中電感不得少于40uH,反推系數(shù)得64,對(duì)應(yīng)安匝32,電流只有1.28A!多么可憐的電流啊,所以這種情況下,你應(yīng)該買(mǎi)68uH或75uH而不是47uH。案例2:標(biāo)稱(chēng)68uH 28A  用27mm磁環(huán),就是第一圖16uH對(duì)應(yīng)的匝數(shù)68000/157開(kāi)方=20匝   安匝20*28=560又爆表了(摔?。┤∫话?4A,安匝280!臥槽QAQ還是爆表!所以說(shuō)留多少余量木有底啊~親們還是乖乖計(jì)算吧。取個(gè)50%行了,安匝200,就是說(shuō)電流只能到10A。這個(gè)68uH的電感,電流到10A的時(shí)候感量已經(jīng)減小了一半!想不炸雞都難啊電感的標(biāo)稱(chēng)感量一定是空載測(cè)出來(lái)的,至于留多少余量,算算就知道了~通過(guò)這個(gè)圖可以幫助你了解電感在不同負(fù)載下的電感量變化,一般來(lái)說(shuō),對(duì)于DC-DC,推薦取50%的線來(lái)計(jì)算,這樣會(huì)使電源滿(mǎn)載時(shí)發(fā)熱量大大減小。另外,如果不是鐵硅鋁磁環(huán),一定要找到對(duì)應(yīng)磁芯的種類(lèi),網(wǎng)站應(yīng)該都有。PS:寫(xiě)這篇之前我看到的都是專(zhuān)業(yè)復(fù)雜的計(jì)算,列公式列一大堆,不要說(shuō)小白了,我有基礎(chǔ)都看不懂,直到看到這些圖才恍然大悟,分享給DIYer們,共同進(jìn)步吧;

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tracy188
LV.5
3
2019-11-05 11:08

估計(jì)用PQ2020就可以,感量控制1.0mH左右,初級(jí)匝數(shù)60T左右,可以適當(dāng)調(diào)整(僅供參考)

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tones
LV.1
4
2020-05-15 10:48
你要寫(xiě)出開(kāi)關(guān)頻率,人家才可以幫你計(jì)算感量。怎么選電感。
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