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被繞制成螺旋形狀的線圈具有感性,用于電氣用途線圈被稱為電感器,電感這個元件在電子電路中使用非常廣泛,并且可以分為兩類,一類是用于信號系統(tǒng)的電感,另一類是用于電源系統(tǒng)的功率電感。
電感這個元件使用非常普遍,也很容易被人忽視其一些基本參數(shù),造成設計不足,導致產品出現(xiàn)嚴重的使用問題。
越是細節(jié)的東西就越值得仔細推敲,這是硬件工程師的基本功。
下面以功率電感為例,介紹電感的基本參數(shù)。
1 電感值
電感值電感的基本參數(shù),也是影響紋波電流和負載響應的一個重要參數(shù)。電感和電容是對偶元件,電感有一個最重要也是最基本的公式:
流過DC-DC轉換器中功率電感的電流是三角波電流。一般來說,可將紋波電流△I設置為負載電流Iout的30%左右。因此,只要決定DC-DC轉換器的條件,就能根據(jù)以下算式粗略計算適當?shù)墓β孰姼衅麟姼小?/p>
在DC-DC轉換器的SPEC或datasheet中都推薦了不同電感值作為參考值。因此,即使不進行上述算式之類的計算,也能按照制造商的參考值選定,如果想更換新的電感型號,其參數(shù)也不應該與供應商推薦的參考值相差太遠。
2 飽和電流Isat
飽和電流特性也叫做直流疊加特性,其影響了電感工作時的有效感值,如果選擇不合適,電感容易飽和,引起實際感值下降,不能滿足設計需求,甚至有可能燒壞電路。飽和電路各家的定義略有不同,通常而言指的是初始電感值減小30%時的電流,如下圖,一個4.7uH的電感,在1.5A時,電感下降了30%,只有大約3.3uH。如果Isat不夠的話,紋波電流會隨著電感值的下降而增加。因為根據(jù)上面的公式,在負載電流不變時,L減小了,I自然就會變大。
3 溫升電流Itemp
這是規(guī)定使用電感時的環(huán)境溫度容許范圍的參數(shù)。溫升電流的定義各家廠商也有區(qū)別,一般而言,指的是將電感溫度上升了30℃時的電路。溫度的影響因電路的工作環(huán)境而異,因此要設想實際使用環(huán)境后選定。
4 直流阻抗Rdc
表示通過直流電時的電阻值。這個參數(shù)影響最大最直接的就是發(fā)熱損耗,所以直流阻抗越小損耗越少。減小Rdc與尺寸小型化等條件略有沖突。只要從上述的滿足電感、額定電流等必要特性的電感器當中,選定Rdc更小的產品即可。
5 阻抗頻率特性
理想電感的阻抗隨著頻率增加而增加,然而實際電感由于寄生電容和寄生電阻的存在,在一定頻率下呈現(xiàn)感性,超過一定頻率呈容性,阻抗反而隨著頻率的增加而減小,這個頻率就是轉折頻率。
以上就是電感相關的特性參數(shù),在選擇電感時務必要仔細評估每個參數(shù)。