功率電感選擇-EMC

1、Wrth Elektronik eiSos 2009WRTH ELEKTRONIK EISOS GMBH & CO. KG2009功率電感功率電感 怎樣選擇怎樣選擇- 8個(gè)設(shè)計(jì)小貼士個(gè)設(shè)計(jì)小貼士 -Wrth Elektronik eiSos 2009概述 高效 發(fā)展趨勢 輸出電壓小于 1 V 輸出電流最大至 60 A 開關(guān)頻率高達(dá) 5 MHzWE提供支持 設(shè)計(jì)工具 在產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)能夠快速查找大量的WE元件信息IC公司仿真軟件支持 Texas Instruments SWIFT / TPS40K Linear Technology LTSpice / SwitcherCAD

2、National Semiconductor WebenchWrth Elektronik eiSos 2009 設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士1- 開關(guān)頻率開關(guān)頻率 -Wrth Elektronik eiSos 2009開關(guān)頻率 磁芯材料的選擇與工作頻率相關(guān)f/MHzXL(NiZn)XL(MnZn)XL(Fe)impedance0“-400kHz0“-10MHz0“-40MHzWrth Elektronik eiSos 2009電感值設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士 1開關(guān)頻率開關(guān)頻率 100 kHz: 可供選擇的磁芯材料可供選擇的磁芯材料: 鐵氧體鐵氧體開關(guān)頻率 100 kHz. 1000 kHz磁芯材料: 錳鋅; S

3、uperflux, 鎳鋅, WE-Perm開關(guān)頻率 1000 kHz磁芯材料: 鎳鋅, WE-Perm 根據(jù)開關(guān)頻率不同，磁芯材料的使用情況大致如下：Wrth Elektronik eiSos 2009 設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士2- 感值感值 -Wrth Elektronik eiSos 2009感值outswitchoutinIrfUUDCL)(outswitchoutIrfDCUDCL)1 ( 如果沒有軟件支持，感值的計(jì)算公式如下： BUCK BOOST2 . 0r.4 . 0Iout 工作電流Uout 輸出電壓Uin 輸入電壓fswitch IC的開關(guān)頻率設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士 2感值感值 感值高感值

4、高 紋波電流小紋波電流小 感值低感值低 紋波電流大紋波電流大紋波電流是決定磁芯損耗的要素紋波電流是決定磁芯損耗的要素.減少功率電感損耗的重要參數(shù)不僅包括開關(guān)頻率，還包括紋波電流。減少功率電感損耗的重要參數(shù)不僅包括開關(guān)頻率，還包括紋波電流。Wrth Elektronik eiSos 2009 設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士3- 電感電流電感電流 -Wrth Elektronik eiSos 2009概述 功率電感的電流負(fù)載可以用以下方法計(jì)算： 工具軟件 (LTSpice, Webench, SWIFT, ) 逐步計(jì)算 用下面的方法做粗略計(jì)算飽和電流 ILmaxoutLII 5 , 1maxoutLII 2ma

5、x BUCK BOOSTWrth Elektronik eiSos 2009額定電流 定義? 標(biāo)準(zhǔn) ?沒有標(biāo)準(zhǔn)沒有標(biāo)準(zhǔn). 額定電流 IDCWrth Elektronik eiSos 2009額定電流 伍爾特電子的定義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-定義 = 10% 感值跌落ISAT = 0,8*2,47A =1,98A WE ISAT is higher= 2,20A!Wrth Elektronik eiSos 2009電感電流設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼

7、士 3請注意產(chǎn)品規(guī)格書中的定義請注意產(chǎn)品規(guī)格書中的定義額定電流額定電流功率電感的額定電流通常和直流工作條件下的自發(fā)熱關(guān)聯(lián)功率電感的額定電流通常和直流工作條件下的自發(fā)熱關(guān)聯(lián) - 在本篇中，電感在額定電流下在本篇中，電感在額定電流下自發(fā)熱溫升是自發(fā)熱溫升是40C。飽和電流飽和電流根據(jù)半導(dǎo)體制造廠家的推薦，飽和電流是指感值跌落根據(jù)半導(dǎo)體制造廠家的推薦，飽和電流是指感值跌落10%的工作點(diǎn)電流。遺憾的是，在功的工作點(diǎn)電流。遺憾的是，在功率電感的規(guī)格書中沒有這樣的標(biāo)準(zhǔn)值，常常給用戶造成誤解和困惑。率電感的規(guī)格書中沒有這樣的標(biāo)準(zhǔn)值，常常給用戶造成誤解和困惑。Wrth Elektronik eiSos 200

8、9 設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士4- 直流電阻直流電阻 -Wrth Elektronik eiSos 2009直流電阻設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士 4相同封裝尺寸下的直流電阻值相同封裝尺寸下的直流電阻值 感值越高感值越高 直流電阻越大直流電阻越大 感值越低感值越低 直流電阻越小直流電阻越小 感值相同，采取了屏蔽措施的電感感值相同，采取了屏蔽措施的電感- 直流電阻小直流電阻小直流電阻是決定導(dǎo)線熱損的關(guān)鍵因素，也是減小功率電感功耗的另一個(gè)要素。直流電阻是決定導(dǎo)線熱損的關(guān)鍵因素，也是減小功率電感功耗的另一個(gè)要素。 磁滯損耗 渦流損耗 直流損耗 取決于直流電阻 交流損耗 取決于繞線結(jié)構(gòu) 趨膚效應(yīng) 接近效應(yīng)totalPCORE

9、PCuPWrth Elektronik eiSos 2009 設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士5- 屏蔽屏蔽 / 非屏蔽非屏蔽 -Wrth Elektronik eiSos 2009屏蔽 / 非屏蔽 使用屏蔽/非屏蔽的對比Wrth Elektronik eiSos 2009設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士 5盡可能使用磁屏蔽封裝的功率電感盡可能使用磁屏蔽封裝的功率電感. 不要在功率電感下方布線，也不要在其上方安排電路板，因?yàn)檫@樣會增加氣隙耦合的程度。不要在功率電感下方布線，也不要在其上方安排電路板，因?yàn)檫@樣會增加氣隙耦合的程度。屏蔽 / 非屏蔽shieldedunshieldedsmaller l leffbigger l

10、leffWrth Elektronik eiSos 2009 設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士6- AL 值值 -Wrth Elektronik eiSos 2009AL 值 AL L值根據(jù)有效磁路長度和磁通面積計(jì)算得出NLAL2ALLN 設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士 6磁屏蔽電感的優(yōu)點(diǎn)是磁屏蔽電感的優(yōu)點(diǎn)是: AL 值更高值更高同樣的感值，直流電阻更低同樣的感值，直流電阻更低 線損（銅損）更低線損（銅損）更低Wrth Elektronik eiSos 2009 設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士7- LC 輸出濾波器輸出濾波器 -Wrth Elektronik eiSos 2009LC 輸出濾波器 得到一個(gè)干凈的輸出電壓 CfL)2(1設(shè)

11、計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士 7 選擇開關(guān)頻率的選擇開關(guān)頻率的 1/10作為作為LC濾波器的截止頻率濾波器的截止頻率 選擇輸出電容選擇輸出電容 (e.g. 22 F) 計(jì)算感值計(jì)算感值Wrth Elektronik eiSos 2009 設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士8- 電感選擇軟件電感選擇軟件 -Wrth Elektronik eiSos 2009電感選擇軟件 Inductor Selector 計(jì)算和選擇正確電感的捷徑設(shè)計(jì)貼士設(shè)計(jì)貼士 8電感選擇器可用于電感選擇器可用于 BUCK-converter BOOST-converter要計(jì)算正確的感值，必須考慮額定電流，飽和電流和直流電阻。要計(jì)算正確的感值，必須考慮額定電流，飽和電流和直流電阻。LWrth Elektronik eiSos 2009電感選擇軟件 Inductor Selector 電感選擇軟件與常規(guī)計(jì)算的比較LfIUUUULoutinoutoutin3 ,0紋波電流系數(shù) (0.2 0.5) 計(jì)算得出的感值是后續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的起點(diǎn) 嘗試這些感值 18, 22, 27 H24V12V2A500KHz20,567HL