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电感原理高频电感和功率电感

电感原理高频电感和功率电感
电感原理高频电感和功率电感

【电感的基础第1讲】电感概要"电感器是如何工作的?"

2014-07-22

【导读】电感是一种能将电能通过磁通量的形式储存起来的被动电子元件。通常为导线卷绕的样子,当有电流通过时,会从电流流过方向的右边产生磁场。

电感值的计算公式如下所示。卷数越多,磁场越强。同时,横截面积变大,或改变磁芯都能够使磁场增强。

那么让我们来看看将交流电流过电感会发生什么变化吧。交流电是指随时间推移电流大小和方向会发生周期性变化的电流。当交流电通过电感时,电流产生的磁场将其他的绕线切隔,因而产生反向电压,从而阻碍电流变化。特别是当电流突然增加时,和电流相反方向的,即电流减少方向的电动势会产生,来阻碍电流的增加。反之当电流减少时,则向电流增加的方向产生。

若电流的方向逆转,反向电压也同样会产生。在电流被反向电压阻碍之前,电流的流向会发生逆转,因而电流就无法流过。

另一方面,直流电由于电流不会发生变化,就不会发生反向电压,也没有发生短路的危险。也就是说,电感器是可以让直流电通过,而通不过交流电的元器件。

?电能以磁能的形式存储

?使直流电通过而交流电无法通过

利用电感的这种特性可应用于各种用途。世界上有许多种电感,下一期我们将介绍各种电感最适合于何种用途。

【电感的基础第2讲】电感器的作用1" 高频电感器"

2014-07-22

【导读】电感器有多种使用方法,根据其使用方法,市场上也出现了各种电感产品。贴片电感器按照用途大致划分为三类,分别是高频电路用电感器、电源电感器(功率电感器)、一般电路用电感,我们能够向客户提供符合需求的贴片电感器。

本次,我们向大家介绍其中的高频电路用电感器。

说起高频电路用电感器,顾名思义,就是用于几十MHz到几十GHz的高频带的电感。因为Q值(Quality factor)的要求较高,所以一般是空芯结构,主要用于手机及无线LAN等移动通信设备等高频电路。

表.1手机电路块中各电感器的用途例

高频电路用电感器有绕线、积层、薄膜三种。

下面,我们向大家简单介绍一下其特点以及相关用途。

◆绕线结构的特点

所谓绕线构造,是在氧化铝芯上将铜线绕成螺旋状。

与积层、薄膜方式相比,绕线结构能够用粗线绕制线圈,具备下列特点。

1) 能够实现低直流阻抗

2) Q(Quality factor)非常高

3) 能够对应大电流

利用该特点,可以在Q值要求较高的天线、PA电路中用于耦合及IF回路的共振。

村田的对应产品:LQW04AN/15AN/18AN系列

◆积层结构的特点

所谓积层结构,是将陶瓷材料及线圈导体层压成一体的单片结构。与绕线结构相比,能够实现小型化、低成本化。

虽然Q值比绕线结构要低,但L值偏差、额定电流、大小、价格等整体的平衡性较好,用途也较为广泛。

适用于移动通信设备的RF电路的耦合、扼流以及共振等各类用途。

村田的对应产品:LQG15HN/15HS/LQG18HN系列

◆薄膜结构的特点

薄膜结构也是采用积层构造,在制作线圈上采用村田独自的微细加工技术,是一种实现了高精度陶瓷材料的贴片电感器。

线圈的制作精度非常高,具有如下特点。

1)即便是0603规格的小型贴片电感,也能够实现高性能的电气特性

2)能够实现稳定电感值及细小电感值的阶跃响应

3)高Q、高SRF

因此,该电感符合移动通信设备的小型、轻量化趋势,适用于需要偏差较小及较高Q值的RF电路的耦合及共振。

村田的对应产品:LQP03TN/LQP02TN系列

如果能够灵活利用上述高频电路用电感器的特点,就能够用于各种高频电路。下一次,我们准备向大家说明电源电感器的构造以及最佳用途等内容。

【电感的基础第3讲】电感器的作用2"功率电感器"

2014-07-22

【导读】由于电感器有着各种各样的用途,因此其产品也随用途不同而各种各样。在上一次的讲座中我们对高频电感器做了解说,这次我们将针对电源电路专用电感器进行解说。

用于电源电路中的电感器的主要用途有"变换电压用"及"扼流用",并被用于各种电子设备中。

表1电源电路专用电感器的用途与作用

用途作用必要特性

变换电压积蓄与释放直流能量较小的直流电阻、较小的交流电阻、优秀的直流重叠特性

扼流对高频AC电流进行阻流高感应系数、较低的直流电阻

村田公司推出了绕线型电感和叠层型两种构造的电源电路专用的电感器产品。接下来就为大家简单介绍一下这两种产品的不同特征。

◆绕线型电感器的特征

绕线型电感器是将铜线以螺旋状绕于铁氧体材料的磁芯上。此外,村田公司的许多电源电路专用电感器产品在绕于铁氧体磁芯上的铜线外面再添加了一层树脂保护层。而树脂保护层的目的则是为了提高产品强度以及形成一个简易的闭合磁路等。

如果用于大电流或高感应系数时,绕线型电感器具有一定的好优势。产品的主要用途有手机、TV、HDD、数码相机等各种各样。

<村田公司的对象产品>

LQH-P,LQH2MC系列(变换电压用)

LQH31C/32C/43C/55D/66S系列、LQW18C系列(扼流线圈用)

◆叠层型片状电感器的特征

叠层型片状电感器是将陶瓷材料及磁芯导体层层堆积并一体化后的单晶片电感。

比起绕线型电感,单晶片电感除了体积小、厚度薄以外,还能降低生产成本。随着开关频率的不断提升,主要应用于手机产品的电压变换专用单晶片电感器的需求预计将会进一步加大。

<村田公司的对象产品>

LQM-P系列(变换电压用)

LQM-F系列(扼流圈用)

如上所述,电源电路专用电感器按照其特征被应用于各种不同的市场及领域。下一次,我们将为大家介绍有关不同构造的电感器在其用途及特性方面的差异。

高频逆变器中高频变压器的绕制方法

高频逆变器中高频变压器的绕制方法 用EE55等高频磁芯制作高频逆变器,其中高频变压器的线包绕制最好参考一下电子管音响功率放大器中音频输出变压器的绕制方法.这种变压器因为要在音频20Hz~20KHz范围内力求做到平坦响应,绕法讲究,顶级的电子管音频输出变压器的频响范围甚至做到了10Hz~100KHz,而用的磁芯不过就是高矽硅钢片而已. 以大家在坛子中讨论最多也用得最多的“SG3525A(或KA3525A、UC3525)+场管IRF3205(或MTP75N06等)+EE55磁芯变压器”组合为例,功率可做到500W以上,工作频率一般在20~50KHz.其中的EE55磁芯变压器,大家一般是低压绕组(初级)3T+3T,中心抽头,高压绕组(次级)75T. 要制作好它就要注意两点: 一是每个绕组要采用多股细铜线并在一起绕,不要采用单根粗铜线,因为高频交流电有集肤效应.所谓集肤效应,简单地说就是高频交流电只沿导线的表面走,而导线内部是不走电流的(实际是越靠近导线中轴电流越弱,越靠近导线表面电流越强).采用多股细铜线并在一起绕,实际就是为了增大导线的表面积,从而更有效地使用导线.例如初级的3T+3T,你如果用直径2.50mm的

单根漆包线,导线的截面积为4.9平方毫米,而如果用直径0.41mm的漆包线(单根截面积0.132平方毫米)38根并绕,总的截面积也达到要求.然而,第二种方法导线的表面积大得多(第一种方法导线的表面积为:单股导线截面周长×股数×绕组总长度=2.5×3.14×1×L=7.85L,第二种方法导线的表面积为:单股导线截面周长×股数×绕组总长度=0.41×3.14×38×L=48.92L,后者是前者的48.92L/7.85L=6.2倍),导线有效使用率更高,电流更通畅,并且因为细导线较柔软,更好绕制.次级75T高压绕组用3~5根并绕即可. 二是高频逆变器中高频变压器最好采用分层、分段绕制法,这种绕法主要目的是减少高频漏感和降低分布电容.例如上述变压器的绕法,初级分两层,次级分三层三段.具体是: ①绕次级高压绕组第一段.接好引出线(头),先用5根并绕次级高压绕组25T,线不要剪断,然后包一层绝缘纸(绝缘纸要薄,包一层即可,否则由于以下多次要用到绝缘纸,有可能容不下整个线包),准备绕初级低压绕组的一半. ②绕初级低压绕组的一半.预留引出线(头),注意是预留,因为后面要统一并接后再接引出线,以下初级用“预留”一词时同理.用19根并绕3T,预留中心抽头,再并绕3T,预留引出线(尾),线剪断.在具体操作时这里还有一个技巧,即由于股数多,19股线一次并绕不太方便,扭矩张力也大,就可以分做多次,如这里可分做三次,每次用线6到7股,这样还可绕得更平整.注意三次的头、中、尾放在一起,且绕向要相同.然后又包一层绝缘纸,准备绕次级高压绕组

高频变压器磁芯如何选型

高频变压器磁芯如何选型 电子变压器在电源技术中的作用,电源技术对电子变压器的要求,电子变压器采用新软磁材料和新磁芯结构对电源技术发展的影响. 电子变压器的使用条件,包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性.以前只注意可靠性,现在由于环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性. 可靠性是指在具体的使用条件下,电子变压器能正常工作到使用寿命为止.一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度.决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居里点.软磁材料居里点高,受温度影响小;软磁材料居里点低,对温度变化比较敏感,受温度影响大.例如锰锌铁氧体的居里点只有215,℃比较低,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化,除正常温度25℃而外,还要给出60,80,100℃℃℃时的各种参数数据.因此,锰锌铁氧体磁芯的工作温度一般限制在100℃以下,也就是环境温度为40℃时,温升必须低于60.℃钴基非晶合金的居里点为205,℃也低,使用温度也限制在100℃以下.铁基非晶合金的居里点为370,℃可以在150~180℃℃以下使用.高磁导坡莫合金的居里点为460℃至480,℃可以在200~℃250℃以下使用.微晶纳米晶合金的居里点为600,℃取向硅钢居里点为730,℃可以在300~4℃00℃下使用. 电磁兼容性是指电子变压器既不产生对外界的电磁干扰,又能承受外界的电磁干扰.电磁干扰包括可听见的音频噪声和听不见的高频噪声.电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩.磁致伸缩系数大的软磁材料,产生的电磁干扰大.铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大(27~30)×10‐6 ,必须采取减少噪声抑制干扰的措施.高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25×10‐6,锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21×10‐6.以上这3种软磁材料属于容易产生电磁干扰的材料,在应用中要注意.3%取向硅钢的磁致伸缩系数为(1~3)×10‐6,微晶纳米晶合金的磁致伸缩系数为(0.5~2)×10‐6.这2种软磁材料属于比较容易产生电磁干扰的材料.6.5%硅钢的磁致伸缩系数为0.1×10‐6,高磁导Ni80坡莫合金的磁致伸缩系数为(0.1~0.5)×10‐6,钴基非晶合金的磁致伸缩系数为0.1×10‐6以下.这3种软磁材料属于不太容易产生电磁干扰的材料.由磁致伸缩产生的电磁干扰的频率一般与电子变压器的工作频率相同.如果有低于或高于工作频率的电磁干扰,那是由其他原因产生的. 完成功能 电子变压器从功能上区分主要有变压器和电感器2种.特殊元件完成的功能另外讨论.变压器完成的功能有3个:功率传送、电压变换和绝缘隔离.电感器完成功能有2个:功率传送和纹波抑制 功率传送有2种方式.第一种是变压器传送方式,即外加在变压器原绕组上的交变电压,在磁芯中产生磁通变化,使副绕组感应电压,加在负载上,从而使电功率从原边传送到副边.传

DC-DC电感选型指南

DC_DC电感选型指南 一:电感主要参数意义 DC-DC外围电感选型需要考虑以下几个参数:电感量L,自谐频率f0,内阻DCR,饱和电流Isat,有效电流Irms。 电感量L:L越大,储能能力越强,纹波越小,所需的滤波电容也就小。但是L 越大,通常要求电感尺寸也会变大,DCR增加。导致DC-DC效率降低。相应的电感成本也会增加。 自谐频率f0:由于电感中存在寄生电容,使得电感存在一个自谐振频率。超过此F0是,电感表现为电容效应,低于此F0,电感才表现为电感效应(阻抗随频率增大而增加)。 内阻DCR:指电感的直流阻抗。该内阻造成I2R的能量损耗,一方面造成DC-DC 降低效率,同时也是导致电感发热的主要原因。 饱和电流Isat:通常指电感量下降30%时对应的DC电流值。 有效电流Irms:通常指是电感表面温度上升到40度时的等效电流值。 二:DC-DC电感选型步骤 1,根据DC-DC的输入输出特性计算所需的最小电感量。 对于Buck型DC-DC,计算公式如下 Lmin=【V out*(1-V out/Vinmax)】/Fsw*Irpp 其中:Vinmax = maximum input voltage Vout = output voltage fsw = switching frequency Irpp = inductor peak-to-peak ripple current 通常将Irpp控制在50%的输出额定电流Irate。则上述公式变化如下: Lmin=2*【V out*(1-V out/Vinmax)】/Fsw*Irate 对于Boost型DC—DC的Lmin电感计算公式如下: Lmin=2*【Vinmax*(1-Vinmax/V out)】/Fsw*Irate 2,根据电感的精度,计算出有一定裕量的电感值例如:对于20%精度的电感,考虑到5%的设计裕量。则Dc-DC所需的电感为 L=1.25*Lmin

高频变压器工作原理及用途解析

高频变压器工作原理及用途 简介 是作为开关电源最主要的组成部分。开关电源中的拓扑结构有很多。比如半桥式功率转换电路,工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波,然后通过高频变压器进行变压,输出交流电,高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。典型的半桥式变压电路中最为显眼的是三只高频变压器:主变压器、驱动变压器和辅助变压器(待机变压器),每种变压器在国家规定中都有各自的衡量标准,比如主变压器,只要是200W以上的电源,其磁芯直径(高度)就不得小于35mm。而辅助变压器,在电源功率不超过300W时其磁芯直径达到16mm就够了。 工作原理 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。 变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。 用途 高频变压器是工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器,主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器,也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低,可分为几个档次: 10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz~500kHz、500kHz~1MHz、1MHz以上。传送功率比较大的情况下,功率器件一般采用 IGBT,由于IGBT存在关断电流拖尾现象,所以工作频率比较低;传送功率比较小的,可以采用MOSFET,工作频率就比较高。 制造工艺 高频变压器的制造工艺要点一。 绕线 A 确定BOBBIN的参数 B 所有绕线要求平整不重叠为原则 C 单组绕线以单色线即可,双组绕线必需以双色线或开线浸锡来分脚位,以免绕错 D 横跨线必需贴胶带隔离 1. 疏绕完全均匀疏开

高频变压器匝数计算

高频变压器参数计算 一.电磁学计算公式推导: 1.磁通量与磁通密度相关公式: Ф = B * S ⑴ Ф ----- 磁通(韦伯) B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯 S ----- 磁路的截面积(平方米) B = H * μ⑵ μ ----- 磁导率(无单位也叫无量纲) H ----- 磁场强度(伏特每米) H = I*N / l ⑶ I ----- 电流强度(安培) N ----- 线圈匝数(圈T) l ----- 磁路长路(米) 2.电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式: E L =⊿Ф / ⊿t * N ⑷ E L = ⊿i / ⊿t * L ⑸ ⊿Ф ----- 磁通变化量(韦伯) ⊿i ----- 电流变化量(安培) ⊿t ----- 时间变化量(秒) N ----- 线圈匝数(圈T) L ------- 电感的电感量(亨) 由上面两个公式可以推出下面的公式: ⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得: N = ⊿i * L/⊿Ф 再由Ф = B * S 可得下式: N = ⊿i * L / ( B * S ) ⑹ 且由⑸式直接变形可得: ⊿i = E L * ⊿t / L ⑺ 联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式: L =(μ* S )/ l * N2⑻ 这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素) 3.电感中能量与电流的关系: Q L = 1/2 * I2 * L ⑼ Q L -------- 电感中储存的能量(焦耳) I -------- 电感中的电流(安培) L ------- 电感的电感量(亨) 4.根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式: N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D)) ⑽ N1-------- 初级线圈的匝数(圈) E1-------- 初级输入电压(伏特) N2-------- 次级电感的匝数(圈) E2-------- 次级输出电压(伏特)

线艺功率电感选型手册

2 Scan the row until you find the desired current rating (bold number); parts from there to the right meet your requirement. 3 Read up to see the Coilcraft product series and dimensions. (A) (O h ms) Actual size C O N T I N U E D O N N E X T P A G E Actual size Actual size Actual size Actual size Actual size Actual size Actual size Actual size Actual size 0.740.220 1.50.111 2.60.032 1.3 0.144 2.2 0.040 0.550.450 2.2 0.040 1.2 0.083 1.20.177 1.80.060 2.0 0.070 0.490.520 1.10.110 1.9 0.060 2.10.072 0.450.620 0.900.145 0.950.215 1.50.087 2.00.048 1.80.062 1.7 0.080 2.30.060 1.600.068 1.8 0.0920.38 0.9700.76 0.200 1.2 0.153 1.2 0.189 1.350.086 1.4 0.110 1.50.125 1.60.085 1.8 0.072 1.80.071 1.30 0.141 1.3 0.134 1.40.120 1.6 0.086 1.30.1500.470.4100.780.2780.790.423 1.050.2020.950.175 1.10.175 1.40.220 1.30.195 1.30.137 0.66 0.4600.85 0.2720.88 0.2850.900.2200.990.490 0.370.6200.520.6650.570.6180.650.4290.670.2750.740.3500.770.3000.89 0.7600.800.278 0.500.750.700.4500.710.4000.410.920.570.5120.60 0.340 0.630.5000.640.4500.39 1.080.530.8270.580.6000.600.5000.37 1.27 0.470.9140.520.6500.550.5400.480.573 0.35 1.12 0.500.790 0.500.7000.29 2.02 0.440.9500.40 1.250.41 1.000.24 2.780.34 1.50 0.36 1.20 0.42 1.25 0.18 4.450.31 2.300.28 2.00 0.155 5.600.24 3.000.25 3.20 0.145 6.650.1358.500.20 4.750.22 3.50 0.1159.250.115 11.10 0.16 6.850.17 5.250.107.000.15 6.100.0928.000.149.150.0829.000.1310.10.07611.5 0.1212.5 0.066 18.00.115 18.5 PFL1005 PFL1609 XFL20xx PFL2010 EPL2010 PFL2015 LPS3008 LPS3010 PFL2510 EPL3010 Shielded Shielded Shielded Shielded Shielded Shielded Shielded Shielded Shielded Shielded 1.0 × 0.5 1.6 × 0.8 2.0 × 2.0 2.2 × 1.45 2.0 × 2.0 2.0 × 1.2 3.0 × 3.0 3.0 × 3.0 2.5 × 2.0 3.0 × 3.0 0.8 1.0 1.00.71 1.00.5 – 0.6 1.0 1.0 1.5 1.1 Base (mm)Height (mm) 0.27 μH 0.33 μH 0.42 μH 0.47 μH 0.56 μH 0.68 μH 0.78 μH 1.0 μH 1.2 μH 1.5 μH 1.8 μH 2.2 μH 2.7 μH 3.3 μH 3.9 μH 4.7 μH 5.6 μH 6.8 μH 8.2 μH 10 μH 12 μH 15 μH 18 μH 22 μH 27 μH 33 μH 39 μH 47 μH 56 μH 68 μH 82 μH 100 μH 120 μH 150 μH 180 μH 220 μH 270 μH 330 μH 390 μH 470 μH 560 μH 680 μH 820 μH 1000 μH 1500 μH 1800 μH 2200 μH 3300 μH 4700 μH 5600 μH 6800 μH Inductance

高频变压器大全

EF型高频变压器详细资料 ?EF型高频变压器 ?各种电子、电器线路的必需元件之一 ?做工优良,品质保证 ET型高频变压器详细资料 具有杂散电容小,纹波系数低,电感偏差小等特点用于彩色电视电源,液晶显示电源,电脑开关电源,电子镇流器等主要型号有:DL-ET24、DL-ET28、DL-ET28A等 EFD型高频变压器详细资料 EFD型变压器是为了适应超薄型开关电源而设计的一款高频变压器。它拥有扁型的铁氧体磁芯,它的形状能同时满足电源变压器高功率的要求和超薄体积的要求,同样也能适应开关电源在温升方面的要求,但对

PCB板的要求会提高;其它性能接近于EE型和EC型变压器。 EFD变压器常用型号有EFD15,EFD20,EFD25,EFD30等.

ER/EC型高频变压器详细资料 EC/ER型变压器是基本型的铁氧体磁芯,它们被广泛用于开关电源及和多种电子线路中,振荡方式有全桥,半桥,单端式,谐振式,推挽式线路等,具有优良的材料特性,适用于典型的变压器结构,EC/ER磁芯的圆柱型中心柱,使之绕线较为容易,并增大了绕组的截面积,可增大输出功率,适用于各种开关电源变压器和阻流线圈。 EC型变压器的型号有EC2820,EC3542,EC4042,EC4950,EC5345,EC70等。 下表列出部分产品的外形尺寸及输出功率。 随着磁材特性和工作频率的不同,最大输出功率会有所不同,表中数据仅供参考。 测试条件1KHz/1V,耐压AC2000V,绝缘电阻:DC500V ≥200MΩ。 序号规格 外型尺寸mm参考VA重量A B C f=50KHz f=100KHz参考值g 1EC-28283430425835 2EC-3535462910015078 3EC-40404732180290110 4EC-42424741240380125 5EC-494958536501000191以上数据仅供参考。 EI型高频变压器详细资料

dcdc电感选型指南

d c d c电感选型指南 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

一:电感主要参数意义 DC-DC外围电感选型需要考虑以下几个参数:电感量L,自谐频率f0,内阻DCR,饱和电流Isat,有效电流Irms。 电感量L:L越大,储能能力越强,纹波越小,所需的滤波电容也就小。但是L越大,通常要求电感尺寸也会变大,DCR增加。导致DC-DC效率降低。相应的电感成本也会增加。自谐频率f0:由于电感中存在寄生电容,使得电感存在一个自谐振频率。超过此F0是,电感表现为电容效应,低于此F0,电感才表现为电感效应(阻抗随频率增大而增加)。内阻DCR:指电感的直流阻抗。该内阻造成I2R的能量损耗,一方面造成DC-DC降低效率,同时也是导致电感发热的主要原因。 饱和电流Isat:通常指电感量下降30%时对应的DC电流值。 有效电流Irms:通常指是电感表面温度上升到40度时的等效电流值。 二:DC-DC电感选型步骤 根据DC-DC的输入输出特性计算所需的最小电感量。。(对于电感量的计算,各DC-DC芯片手册上有明确的计算方法,请以手册为准,以下公式只是个举例说明) 对于Buck型DC-DC,计算公式如下 Lmin=【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irpp 其中:Vinmax = maximum input voltageVout = output voltage

fsw = switching frequencyIrpp = inductor peak-to-peak ripple current 通常将Irpp控制在50%的输出额定电流Irate。则上述公式变化如下: Lmin=2*【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irate 对于Boost型DC—DC的Lmin电感计算公式如下: Lmin=2*【Vinmax*(1-Vinmax/Vout)】/Fsw*Irate 根据电感的精度,计算出有一定裕量的电感值例如:对于20%精度的电感,考虑到5%的设计裕量。则Dc-DC所需的电感为L=*Lmin 确定我们所需的电感为比计算出的电感L稍大的标称电感 例如:有一手机使用Buck型DC-DC,其输入为电池Vinmax= =,开关频率Fsw=,输出电流Irate=500mA,输出电源Vout= 则其DC-DC所需的电感Lmin= [2**()]/*uH= L=*=. 距离最近的一个标称电感为,所以DC-DC外部电感选用 电感。

高频变压器参数计算

铁芯截面积A=1.25*√P(功率)。 铁芯取8500高斯。 每伏匝数取:T=450000/8500*S(截面积) 漆包线载流量取2.5A-3.5A/mm2 小型变压器的绕制: 小型变压器铁心匝数绕制 随着电子元件大量应用在电厂控制、监测和自动回路中,小型变压器的应用日益广泛。因小型变压器损坏,市场上一时又难以买到,引起设备不能正常运行的事故较多。因此,除加强小型变压器的运行维护外,还应掌握小型变压器的绕制。 1 小型变压器的设计 设计小型变压器,主要有以下几个步骤:(1)计算变压器的功率;(2)计算变压器的铁心;(3 )计算变压器线圈匝数;(4)计算变压器绕组导线的截面积;(5)计算变压器铁心窗口容纳绕组的导线及绝缘物。 1.1 功率的计算 变压器的功率可根据下式计算,即 P=IV (1) 式中P——电功率; I——电流; V——电压。 先算出次级功率,然后再算初级功率。线圈总功率(即变压器功率)的计算方法与硅钢片的种类有关,将次级功率加上消耗功率即得初级功率,一般来说,铁心消耗功率约为15%,即初级功率算式如下 P1=1.18 P2 (2)

式中P1——初级功率; P2——次级功率。 1.2 铁心的计算 变压器的功率求出后,可用下式求出铁心有效截面积,即 (3) 式中A为铁心有效截面积(cm2),数字1.2是根据铁片的不同种类通过经验公式取得的,一般变压器硅钢片采用磁通密度1~1.2 T,用公式(3);如电动机硅钢片采用磁通密度0.8~1 T,可将公式(3)中的1.2改成1.6;如普通黑铁片采用磁通密度0.6~ 0.7 T,可将公式(3)中的1.2改成2。 以上是已知电功率后选铁心时使用的方法,如有现成的铁心,则可以用下式来求可绕制的功率。 (4) 式中铁心有效截面积A=铁心宽(cm)×铁心迭厚(cm)。 1.3 匝数的计算 求出了铁心有效截面积就可求出每伏应绕制的匝数,计算公式如下 (5) 式中T为每伏匝数,B为铁心磁通密度(T),A为铁心有效截面积(c m2)。铁心磁通密度可根据前面铁心的计算选用,求出每伏匝数就可根据变压器初级电压算出各绕组的总匝数。初级总匝数的计算公式如下 T1=TV1 (6) 式中T1——初级总匝数; V1——初级电压。 因次级电压由初级感应而得,故在铁心内有一定损耗,而且次级绕组的导线有一定的阻抗,

集成电路高频变压器的设计与制作性能参数

集成电路高频变压器的设计与制作性能参数 脉冲变压器也可称作开关变压器,或简单地称作高频变压器。在传统的高频变压器设计中,由于磁芯材料的限制,其工作频率较低,一般在20kHz左右。随着电源技术的不断发展,电源系统的小型化、高频化和大功率化已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此,研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积、提高电源输出功率比的关键因素。 随着应用技术领域的不断扩展,开关电源的应用愈来愈广泛,但制作开关电源的主要技术和耗费主要精力就是制作开关变压器的部件。 开关变压器与普通变压器的区别大致有以下几点: (1)电源电压不是正弦波,而是交流方波,初级绕组中电流都是非正弦波。 (2)变压器的工作频率比较高,通常都在几十赫兹,甚至高达几十万赫兹。在确定铁芯材料及损耗时必须考虑能满足高频工作的需要及铁芯中有高次谐波的影响。 (3)绕组线路比较复杂,多半都有中心抽头。这不仅增大了初级绕组的尺寸,增大了变压器的体积和重量,而且使绕组在铁芯窗口中的分布关系发生变化。

图1 开关电源原理图 本文介绍了一款如图1所示的DC—DC变换器,输入电压为直流24V,输出电压分别为5V及12V的多路直流输出。要求各路输出电流都在lA以上,核心器件是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片UC3842,最高工作频率可达200kHz。根据锌锰铁氧体合金的优异电磁性能,通过具体示例介绍工作频率为100kHz的高频开关电源变压器的设计及注意事项。 2变压器磁芯的选择与工作点的确定 2.1 磁芯材料的选择 从变压器的性能指标要求可知,传统的薄带硅钢已很难满足变压器在频率、使用环境方面的设计要求。磁芯的材料只有从坡莫合金、铁氧体材料、钴基非晶态合金和超微晶合金几种材料中来考虑。坡莫合金、钴基非晶态价格高,约为铁氧体材料的数倍,而饱和磁感应强度B s也不是很高,且加工工艺复杂。考虑到我们所要求的电源输出功率并不高,大约为30W,因此,综合几

技术大牛教你电感如何选型

技术大牛教你电感如何选型 器件选型是硬件工程师的基本工作,本文主要从电感的工艺和应用出发,介绍电感如何选型。一、电感的基本原理电感,和电容、电阻一起,是电子学三大基本无源器件;电感的功能就是以磁场能的形式储存电能量。以圆柱型线圈为例,简单介绍下电感的基本原理如上图所示,当恒定电流流过线圈时,根据右手螺旋定则,会形成一个图示方向的静磁场。而电感中流过交变电流,产生的磁场就是交变磁场,变化的磁场产生电场,线圈上就有感应电动势,产生感应电流:电流变大时,磁场变强,磁场变化的方向与原磁场方向相同,根据左手螺旋定则,产生的感应电流与原电流方向相反,电感电流减小;电流变小时,磁场变弱,磁场变化的方向与原磁场方向相反,根据左手螺旋定则,产生的感应电流与原电流方向相同,电感电流变大。以上就是楞次定律,最终效果就是电感会阻碍流过的电流产生变化,就是电感对交变电流呈高阻抗。同样的电感,电流变化率越高,产生的感应电流越大,那么电感呈现的阻抗就越高;如果同样的电流变化率,不同的电感,如果产生的感应电流越大,那么电感呈现的阻抗就越高。所以,电感的阻抗于两个因素有关:一是频率;二是电感的固有属性,也就电感的值,也称为电感。根据理论推导,圆柱形线圈的电感公式如下:可以看出电感的大小

与线圈的大小及内芯的材料有关。实际电感的特性不仅仅有电感的作用,还有其他因素,如:·绕制线圈的导线不是理想导体,存在一定的电阻;·电感的磁芯存在一定的热损耗;·电感内部的导体之间存在着分布电容。因此,需要用一个较为复杂的模型来表示实际电感,常用的等效模型如下:等效模型形式可能不同,但要能体现损耗和分布电容。根据等效模型,可以定义实际电感的两个重要参数。自谐振频率(Self-Resonance Frequency)由于Cp的存在,与L一起构成了一个谐振电路,其谐振频率便是电感的自谐振频率。在自谐振频率前,电感的阻抗随着频率增加而变大;在自谐振频率后,电感的阻抗随着频率增加而变小,就呈现容性。品质因素(Quality Factor)也就是电感的Q值,电感储存功率与损耗功率的比,Q值越高,电感的损耗越低,和电感的直流阻抗直接相关的参数。自谐振频率和Q值是高频电感的关键参数二、电感的工艺结构电感的工艺大致可以分为3种:2.1 绕线电感(Wire Wound Type)顾名思义就是把铜线绕在一个磁芯上形成一个线圈,绕线的方式有两种:圆柱形绕法(Round Wound)圆柱形绕法很常见,应用也很广,例如:图片来自Bing,彩虹圈,应该是出彩中国人平面形绕法(Flat Wound)平面形绕法也很常见,大家一定见过一掰就断的蚊香平面形绕法优点很明显,就是减小了器件的高度。由前文的公式可知,磁芯的磁导率越大,电感值越大,磁芯可以是·非磁

详解高频逆变器中高频变压器的绕制方法

详解高频逆变器中高频变压器的绕制方法 高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器,大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中,高频变压器是重要的一环。 设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料,它有较高磁导率,低的矫顽力,高的电阻率。磁导率高,在一定线圈匝数时,通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压,因此,在输出一定功率要求下,可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低,磁滞面积小,则铁耗也少。高的电阻率,则涡流小,铁耗小。铁氧体材料是复合氧化物烧结体,电阻率很高,适合高频下使用,但Bs值比较小,常使用在开关电源中。 高频变压器的设计通常采用两种方法[3]:第一种是先求出磁芯窗口面积AW 与磁芯有效截面积Ae的乘积AP(AP=AW×Ae,称磁芯面积乘积),根据AP值,查表找出所需磁性材料之编号;第二种是先求出几何参数,查表找出磁芯编号,再进行设计。 注意: 1)设计中,在最大输出功率时,磁芯中的磁感应强度不应达到饱和,以免在大信号时产生失真。 2)在瞬变过程中,高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡,使损耗增加,严重时会造成开关管损坏。同时,输出绕组匝数多,层数多时,应考虑分布电容的影响,降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的,应根据不同的工作要求,保证合适的电容和电感。 单片开关电源高频变压器的设计要点 高频变压器是单片开关电源的核心部件,鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性,为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法,可供高频变压器设计人员参考。 单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点,能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在1994~2001年,国际上陆续推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-

DCDC电感选型指南

一:电感主要参数意义 DC-DC外围电感选型需要考虑以下几个参数:电感量L,自谐频率f0,内阻DCR,饱和电流Isat,有效电流Irms。 电感量L:L越大,储能能力越强,纹波越小,所需的滤波电容也就小。但是L越大,通常要求电感尺寸也会变大,DCR增加。导致DC-DC效率降低。相应的电感成本也会增加。 自谐频率f0:由于电感中存在寄生电容,使得电感存在一个自谐振频率。超过此F0是,电感表现为电容效应,低于此F0,电感才表现为电感效应(阻抗随频率增大而增加)。 内阻DCR:指电感的直流阻抗。该内阻造成I2R的能量损耗,一方面造成DC-DC降低效率,同时也是导致电感发热的主要原因。 饱和电流Isat:通常指电感量下降30%时对应的DC电流值。 有效电流Irms:通常指是电感表面温度上升到40度时的等效电流值。 二:DC-DC电感选型步骤 根据DC-DC的输入输出特性计算所需的最小电感量。。(对于电感量的计算,各DC-DC 芯片手册上有明确的计算方法,请以手册为准,以下公式只是个举例说明) 对于Buck型DC-DC,计算公式如下 Lmin=【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irpp 其中:Vinmax = maximum input voltage Vout = output voltage fsw = switching frequency Irpp = inductor peak-to-peak ripple current 通常将Irpp控制在50%的输出额定电流Irate。则上述公式变化如下: Lmin=2*【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irate

关于大功率高频变压器的设计

关于大功率高频变压器的设计 设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料,它有较高磁导率,低的矫顽力,高的电阻率。磁导率高,在一定线圈匝数时,通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压,因此,在输出一定功率要求下,可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低,磁滞面积小,则铁耗也少。高的电阻率,则涡流小,铁耗小。新晨阳电容电感铁氧体材料是复合氧化物烧结体,电阻率很高,适合高频下使用,但Bs值比较小,常使用在开关电源中。 高频变压器的设计通常采用两种方法[3]:第一种是先求出磁芯窗口面积AW 与磁芯有效截面积Ae的乘积AP(AP=AW×Ae,称磁芯面积乘积),根据AP值,查表找出所需磁性材料之编号;第二种是先求出几何参数,查表找出磁芯编号,再进行设计。 注意: 1)设计中,在最大输出功率时,磁芯中的磁感应强度不应达到饱和,以免在大信号时产生失真。 2)在瞬变过程中,高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡,使损耗增加,严重时会造成开关管损坏。同时,输出绕组匝数多,层数多时,应考虑分布电容的影响,降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的,应根据不同的工作要求,保证合适的电容和电感。 单片开关电源高频变压器的设计要点 高频变压器是单片开关电源的核心部件,鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性,为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法,可供高频变压器设计人员参考。 单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点,能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在1994~2001年,国际上陆续推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多种系列的单片开关电源产品,现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。 高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件,新晨阳电容电感单片开关电源中高频变压器性能的优劣,不仅对电源效率有较大的影响,而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性(EMC)。为此,一个高效率高频变压器应具备直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小等条件。 高频变压器的直流损耗是由线

功率电感的挑选与Layout注意事项

下式是简单的电路学公式: 当电流流经一电感时,会产生电压,由于该电压不为无限大,而电感也不为无限大,因此di也不为无限大,换言之,流经电感的电流不会瞬间剧烈变化,故相较于电容可稳定电压,电感可用来稳定电流。因此我们在许多电子产品,随处可见功率电感的应用[6]。

由上图可知,截止时,由于电感内的电流不能突变,所以该功率电感会将之前导通时,电流流经时所储存的磁能,转成电流,供给整个电路运作,若没有功率电感,则当导通结束后,其输出电流会瞬间降为零[1-3]。 而输出电流之最大与最小值差异,即所谓的涟波,理论上当然希望越小越好,即输出电流越稳定,这样可以有较高的转换效率,以及较低的EMI干扰。同时由下式可知[4-5] : 电感值越大,则涟波越小。但是,若电感值过大,会使负载端的瞬时响应变慢,则输出电流无法实时随着交换周期同步变化,因此需选取适当电感值,而非一味加大[1-3]。

另外,电感的高频等效模型与频率响应如下[1-3]: 由于线圈间会有寄生电容,与其电感产生并联谐振,因此会有SRF,而SRF与EPC有关,因此EPC越小越好,即可确保电感性的频率范围越广。而SRF需至少为DC-DC Converter切换频率的十倍,例如若切换频率为 1.2MHz,则SRF至少需12MHZ。因此Layout 时,其功率电感下方要挖空,不要有金属,避免产生额外的EPC,导致电感性的频率范围缩减[1-3]。

而由上图可知,电感会有其内阻DCR,则根据P= I2R,会消耗许多电流( 都转换成热能),导致转换效率下降,因此DCR 越小越好[1-3]。而电感值过大,除了会使负载端的瞬时响应变慢,也会因绕线圈数变多, 导致DCR变大,因此需选取适当电感值。而有加Shielding 的功率电感,DCR 较小,且可以防止EMI,同时也可避免与邻近金属耦合[1-3]。

超详细的电感器选型指南

超详细的电子元器件选型指南(四) ——电感器的选用 引言:从电感器的分类、命名方法,到主要参数、选型及使用,纯干货! 能产生电感作用的元件统称为电感元件,也称电感器,常常直接简称为电感(Inductor),在电路中用字母“L”表示。电感器依据电磁感应原理,由导线绕制而成,在电路中具有“通直流、阻交流”的作用。在电子整机中,电感器主要指电感线圈和变压器等。 一、基础知识 在导线或线圈中通过电流时,其周围会产生磁场,当电流发生变化时,线圈周围的磁场也会发生变化。变化的磁场可以使线圈自身产生感应电动势,这就是自感作用。表示自感能力的物理量称为电感。能够产生电感作用的元件称为电感器。 如果在通以交流电的线圈的磁场中,放置另一只线圈,在此线圈中就会产生感应电动势,这种现象叫做互感。变压器就是运用互感作用的电感器。 (一)电感器的分类 电感器通常分为两大类:一类是应用电感作用的电感线圈。另一类则是应用互感作用的变压器。 1.电感线圈的分类 电感线圈种类繁多,按照结构分有固定电感和可调电感。 (1)固定电感:为了增加电感量和Q值并缩小体积,线圈中常放置软磁材料制作的磁芯或硅钢片制作的铁芯,故又有空芯电感器、磁芯电感器和铁芯电感器。

(2)可调电感器:主要有磁芯可调电感器、铜芯可调电感器、滑动接点可调电感器、串联互感可调电感器、多抽头可调电感器等。 2.变压器的分类 变压器也是一种电感器,在电路中可以起到电压变换和阻抗变换的作用,是电子产品中十分常见的无源器件。变压器一般由线圈、铁(磁)芯和骨架等组成。变压器可根据其工作频率、用途及铁芯形状进行分类。 (1)按照工作频率可分为:低频变压器、中频变压器、高频变压器; (2)按照用途分可分为:电源变压器、音频变压器、脉冲变压器、恒压变压器、耦合变压器、自耦和变压器、隔离变压器等多种类型。 (3)按照铁芯(磁芯)形状可分为:“E”形变压器,“C”形变压器,环形变压器。

电感参数和选型 df

电感选型 电感选型 日本TDK品牌电感: 1、SLF系列等功率电感,绕线贴片型产品;型号如:SLF7032T-220MR96-PF 2、NLV系列信号用电感,绕线贴片型产品,规格1008,1210等;型号如:NLV32T-100J-PF 3、MLF系列积层电感,0805,0603规格。型号如:MLF1608A100KT 4、MLK系列积层电感,应用于高频环境之0402、0201规格。型号如:MLK1005S3N9S 5、平衡、非平衡变压器,型号如:HHM1517,HHM1520。 6、贴片磁珠。型号如:MMZ1608S121A TDK共模电感 TDK电感器分积层结构和线圈结构两种

表1 电感元件的主要参数 国半专家谈如何为便携式系统选择电感元件 设计人员在考虑无源器件时,他们想到的是电感电容的生产容限,一般为± 20% 或±10%。这在理论上是对的,但在实际应用中却不然。本文介绍电容电感易受影响的一些参数以及系统设计人员必须了解的知识,并讨论如何为最小但最高效的便携式电源系统解决方案选择外部元件。 选择电感 为便携式电源应用选择电感,需要考虑的最重要的三点是:尺寸大小、尺寸大小,第三还是尺寸大小。移动电话的电路板面积十分紧俏珍贵,随着MP3 播放器、电视和视频等各种功能被增加到电话中时,尤其如此。功能增加也将增加电池的电流消耗量。因此,以前一直由线性调节器供电或直接连接到电池上的模块需要效率更高的解决方案。实现更高效率解决方案的第一步是采用磁性降压转换器。正如其名称所暗示的,这时需要一个电感。 电感的主要规格除尺寸大小外,还有开关频率下的电感值、线圈的直流阻抗(DCR)、额定饱和电流、额定rms电流、交流阻抗(ESR)以及Q因子。根据应用的不同,电感类型的选择――屏蔽式或非屏蔽式――也是很重要的。 类似于电容中的直流偏置,厂商A的2.2μH电感可能与厂商B的完全不同。在相关温度范围内电感值与直流电流的关系是一条非常重要的曲线,必需向厂商索取。在这条曲线上可以查到额定饱和电流(ISAT)。ISAT一般定义为电感值降量为额定值的30%时的直流电流。某些电感生产商没有规定ISAT。他们可能之给出了温度高于环境温度40 ?C时的直流电流。

电感选取技巧

电感选取技巧 01 电感的基本原理 电感,和电容、电阻一起,是电子学三大基本无源器件;电感的功能就是以磁场能的形式储存电能量。 以圆柱型线圈为例,简单介绍下电感的基本原理 如上图所示,当恒定电流流过线圈时,根据右手螺旋定则,会形成一个图示方向的静磁场。而电感中流过交变电流,产生的磁场就是交变磁场,变化的磁场产生电场,线圈上就有感应电动势,产生感应电流: 电流变大时,磁场变强,磁场变化的方向与原磁场方向相同,根据左手螺旋定则,产生的感应电流与原电流方向相反,电感电流减小; 电流变小时,磁场变弱,磁场变化的方向与原磁场方向相反,根据左手螺旋定则,产生的感应电流与原电流方向相同,电感电流变大。 以上就是楞次定律,最终效果就是电感会阻碍流过的电流产生变化,就是电感对交变电流呈高阻抗。同样的电感,电流变化率越高,产生的感应电流越大,那么电感呈现

的阻抗就越高;如果同样的电流变化率,不同的电感,如果产生的感应电流越大,那么电感呈现的阻抗就越高。 所以,电感的阻抗于两个因素有关:一是频率;二是电感的固有属性,也就电感的值,也称为电感。根据理论推导,圆柱形线圈的电感公式如下: 可以看出电感的大小与线圈的大小及内芯的材料有关。 实际电感的特性不仅仅有电感的作用,还有其他因素,如: 绕制线圈的导线不是理想导体,存在一定的电阻; 电感的磁芯存在一定的热损耗; 电感内部的导体之间存在着分布电容。 因此,需要用一个较为复杂的模型来表示实际电感,常用的等效模型如下: 等效模型形式可能不同,但要能体现损耗和分布电容。根据等效模型,可以定义实际电感的两个重要参数:

? 自谐振频率(Self-Resonance Frequency) 由于Cp的存在,与L一起构成了一个谐振电路,其谐振频率便是电感的自谐振频率。在自谐振频率前,电感的阻抗随着频率增加而变大;在自谐振频率后,电感的阻抗随着频率增加而变小,就呈现容性。 ? 品质因素(Quality Factor) 也就是电感的Q值,电感储存功率与损耗功率的比,Q值越高,电感的损耗越低,和电感的直流阻抗直接相关的参数。自谐振频率和Q值是高频电感的关键参数。 02 电感的工艺结构 电感的工艺大致可以分为3种: 2.1 绕线电感(Wire Wound Type) 顾名思义就是把铜线绕在一个磁芯上形成一个线圈,绕线的方式有两种: ? 圆柱形绕法(Round Wound) 圆柱形绕法很常见,应用也很广,例如:

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