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設(shè)計定制電感

電感值決定轉(zhuǎn)換器中的紋波電流。圖3示出了具有兩個不同紋波值的偽l-真，一個是負載電流的20%，另一個是負載電流的80%。有了現(xiàn)關(guān)設(shè)備和高質(zhì)量的輸出電容，任何設(shè)計都可以很好地工作。紋波為80%的小電感具有更好的磁效率，但峰值電流會更高，輸出電壓紋波會更大。整體性能的真實數(shù)字可以像[3]中一樣快速地進行模擬，并通過測量每種情況下的實際硬件進行驗證。在設(shè)計轉(zhuǎn)換器時，我們可以輕松更換磁性元件，以便快速評估各種設(shè)計。選擇正確的電感值是一個迭代過程。在鐵芯和繞組設(shè)計過程中實現(xiàn)每個值之前，選擇的全部意義并不明顯，因此在評估磁迭代之前，不要確定電感的值。

要設(shè)計的電感器的基本元件如圖4所示。我們需要選擇磁芯面積、匝數(shù)、磁芯材料和間隙來設(shè)計電感。我們采取的步是選擇磁芯區(qū)域。每種設(shè)計都可以提供非常寬的磁芯區(qū)域。我們鼓勵初級設(shè)計師嘗試不同的評估，以快速獲得經(jīng)驗并建立知識庫。圖5顯示了選擇范圍。低端受到間隙大小(您不希望它太大)和電感熱性能的限制。如果冷卻效果好并且設(shè)計空間非常緊湊，您將選擇范圍底部的核心面積值。

醉的大面積是醉的小面積的25倍。超過這個尺寸，磁芯中的間隙變得太小而無法控制，并且浪費了磁芯面積。隨著尺寸越來越大，部件的溫度將降低。大多數(shù)磁學(xué)手冊、教科書和手冊試圖將可用磁芯面積的范圍縮小到給定能量存儲的單一值。這是人為的限制，因為在這些設(shè)計準則中沒有冷卻輸入。Zui愿意嘗試現(xiàn)有的產(chǎn)品系列，并至少針對幾種不同的情況進行設(shè)計，以理解選擇的意義。

對于降低L電壓的例子，我們首先計算電感乘以峰值電流的平方。取值7μH，圖3所示的峰值電流為25A。然后將產(chǎn)品標繪在圖5的x軸上，所用的小磁芯面積約為0.45cm2。然后選擇的磁芯是Ferroxcube或TDK的RM8磁芯，如圖1所示。內(nèi)核始終可用，是電力行業(yè)的熱門選擇。

電感該如何選型

當恒定電流流過線圈時，將根據(jù)右手螺旋法則形成所示方向的靜態(tài)磁場。當交流電流流過電感器時，由L產(chǎn)生的磁場是交流磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，從而在線圈上感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生感應(yīng)電流:

當電流變大時，磁場變強，磁場的變化方向與原磁場相同。根據(jù)左手螺旋法則，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原始電流相反，感應(yīng)電流減小。

當電流變小時，磁場變?nèi)酰艌龅淖兓较蚺c原始磁場相反。根據(jù)左手螺旋法則，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原始電流相同，感應(yīng)電流變大。

以上是倫茨定律。zui的終效果是電感器將阻礙流過的電流L的變化，即電感器對交流電具有高阻抗。對于相同的電感，電流變化率越高，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，電感呈現(xiàn)的阻抗越高；如果電流變化率相同，電感不同，感應(yīng)電流越高，電感呈現(xiàn)的阻抗越高。

電感電容濾波解析

電感的阻抗與頻率成正比，電容的阻抗與頻率成反比。因此，電感器可以阻擋高頻的通過，電容器可以阻擋低頻的通過。如果兩者適當結(jié)合，不同頻率的信號可以被過濾。例如，在整流器電路中，可以通過將電容器連接到負載或?qū)㈦姼衅鞔?lián)到負載來過濾交流紋波。

感應(yīng)濾波屬于電流濾波，通過電流L產(chǎn)生的電磁感應(yīng)來平滑輸出電流，輸出電壓較低，一般低于交流電壓的有效值。它適用于大電流，電流越大，濾波效果越好。電容和電感的許多特性正好相反。

一般來說，電解電容器用于濾除電流中的低頻信號，但即使是低頻信號，它們的頻率也被分成幾個數(shù)量級。因此，為了適用于不同的頻率，電解電容器也分為高頻電容器和低頻電容器(這里的高頻是相對的)。

低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流濾波，其工作頻率與50Hz市電一致。然而，高頻濾波電容主要用于開關(guān)電源整流后的濾波，其工作頻率為幾千赫茲至數(shù)萬赫茲。在高頻電路中使用低頻濾波電容時，由于低頻濾波電容高頻特性差，在高頻充放電時，其內(nèi)阻大，等效電感高。因此，在使用中，由于電解質(zhì)的頻繁極化，將產(chǎn)生大量的熱量。然而，更高的溫度將蒸發(fā)電容器中的電解質(zhì)，增加電容器中的壓力，并且Z將終導(dǎo)致電容器膨脹和。

電源的濾波電容L的大小是平時設(shè)計的。前級使用4.7u來過濾低頻，第二級使用0.1u來過濾高頻。4.7uF電容的功能是減少輸出脈動和低頻干擾。0.1uF電容用于減少負載電流瞬時變化引起的高頻干擾。一般來說，前面的越大越好。兩個電容值之差約為100倍。電源濾波，尤其是開關(guān)電源，取決于您的等效串聯(lián)電阻(等效串聯(lián)電阻)有多大，而高頻電容的選擇z在其自諧振頻率上表現(xiàn)良好。大容量是為了防止浪涌，其機理就像防洪能力較強的大型水庫一樣。小電容過濾高頻干擾。任何器件都可以等效為電阻、電感和電容的串并聯(lián)電路，并且會有自諧振。只有在這個自諧振頻率下，等效電阻Z很小，所以濾波Z很好！

電感積蓄電流，并維持電流

感應(yīng)儲能的原理可以理解為慣性。水管中的水流不會因為慣性而立即停止。電感也是如此。由于電磁感應(yīng)，流經(jīng)感應(yīng)器的電流不會瞬間消失。電感本質(zhì)上是電磁體，許多線圈纏繞在磁鐵上。這是電感。

至于為什么電磁體中的電流不能突然改變，感興趣的讀者可以查閱一下高中時學(xué)過的倫茨定律。為了便于記憶，就把電流想象成水流。

如果有電流的電感器從電路中取出，并且兩端由零電阻的超導(dǎo)導(dǎo)線連接，電感器中的電流將永遠不會消失，并且將循環(huán)流動。

電感越大，儲存的電就越多。

電感器的應(yīng)用場景不多。在數(shù)字電路板上，電容可能占50%，電阻可能占30%，電感可能超過10%。