开关电源如何选用电感

电感的选型

2009

WÜ RTH ELEKTRONIK EISOS GMBH & CO. KG 功率电感 – 怎样选择- 8个设计小贴士 -

Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

概述 高效 发展趋势 输出电压小于 1 V 输出电流最大至 60 A 开关频率高达 5 MHz

IC公司仿真软件支持 Texas Instruments – SWIFT / TPS40K Linear Technology – LTSpice / SwitcherCAD National Semiconductor – Webench

WE提供支持

设计工具 在产品原型设计和优化设计时能够快速查找大量的WE元件信息

Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

设计贴士1 - 开关频率 -

Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

开关频率 磁芯材料的选择与工作频率相关100% 90% 80% 70%impedance

60%

XL(Fe)50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,01

XL(MnZn)

XL(NiZn)

0“-400kHz

0“-10MHz

0“-40MHz

f/MHz

0,1

1

10Würth Elektronik eiSos © 2009

100

1000

电感的选型

电感值设计贴士 1

开关频率 < 100 kHz: 可供选择的磁芯材料: 铁粉, 铁氧体

开关频率 > 100 kHz: 可供选择的磁芯材料: 铁氧体 根据开关频率不同，磁芯材料的使用情况大致如下：

开关频率 < 100 kHz 磁芯材料: 铁粉; 锰锌; Superflux, 镍锌, WE-Perm 开关频率 > 100 kHz….. 1000 kHz 磁芯材料: 锰锌; Superflux, 镍锌, WE-Perm 开关频率 > 1000 kHz 磁芯材料: 镍锌, WE-Perm

Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

设计贴士2 - 感值 -

Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

感值 如果没有软件支持，感值的计算公式如下： BUCK BOOSTIout … 工作电流 Uout … 输出电压 Uin … 输入电压 fswitch … IC的开关频率

DC (U in U out ) L f switch r I outr 0.2 ..... 0 .4设计贴士 2

DC U out (1 DC) L f switch r I out

感值 感值高 – 纹波电流小 感值低 – 纹波电流大 纹波电流是决定磁芯损耗的要素. 减少功率电感损耗的重要参数不仅包括开关频率，还包括纹波电流。Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

设计贴士3 - 电感电流 -

Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

概述 功率电感的电流负载可以用以下方法计算： 工具软件 (LTSpice, Webench, SWIFT, …) 逐步计算 用下面的方法做粗略计算 BUCK BOOST

I L max 1,5 I out

I L max 2 I out

饱和电流 > ILmax

Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

额定电流 额定电流 IDC 定义? 标准 ?

没有标准......Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

额定电流 伍尔特电子的定义Spezifikation f黵 Freigabe / specification for releaseKunde / customer : Artikelnummer / part number : Bezeichnung : description :

744770147

SPEICHERDROSSEL WE-PD POWER-CHOKE WE-PD DATUM / DATE : 2004-10-11

A Mechanische Abmessungen / dimensions :

Typ XL

A

C

E

B?Marking

D

A B C D E

12,0 ? 0,3 12,0 ? 0,3 8,0 max. 8,0 ? 0,3 5,0 ? 0,2

mm mm mm mm mm

= Start of winding

Marking = Inductance code

B Elektrische Eigenschaften /

electrical properties :Eigenschaften / properties Induktivit鋞 / inductance DC-Widerstand / DC-resistance DC-Widerstand / DC-resistance Nennstrom / rated current S鋞tigungsstrom / saturation current Eigenres.-Frequenz self-res.-frequency Testbedingungen / test conditions 1 kHz / 0,25V @ 20癈 @ 20癈 ΔT=40 K |ΔL/L|<10% Wert / value Einheit / unit tol. ? 0% typ. max. max. typ. typ.

C L鰐pad / soldering spec. :5,4

[mm]

L RDC typ RDC max IDC Isat SRF

47,00 0,076 0,100 2,70 3,00 7,90

礖 A A MHz

2,9

7,0

12,8

2,9

Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

额定电流 最大温升 T = 40K 请关注 小号印刷体的数值 额定电流的定义也可能是 T = 15K, 30K, 50K 取决于磁芯和尺寸 有时候取决于市场行为 也取决于直流电阻DCR–printed letters often make a

SMALL

BIG difference

Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

饱和电流 饱和电流 ISAT 定义? 标准 ?

没有标准......Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

饱和电流 伍尔特电子的定义 – 例如： WE-PD110 100 90 80inductance L/Lo [ %]

L= - 10%

70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 饱和电流 35

I [A]

饱和电流通常代表在一定程度上的感值跌落Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

饱和电流 伍尔特电子与竞争对手的比较

WE-定义 = 10% 感值跌落 100% Isat = 2,47A => 相比Lo 跌落30% !

ISAT = 0,8*2,47A WE ISAT is higher

= 1,98A => 2,20A!Würth Elektronik eiSos © 2009

电感的选型

电感电流设计贴士 3 请注意产品规格书中的定义

额定电流 功率电感的额定电流通常和直流工作条件下的自发热关联 -- 在本篇中，电感在额定电流下 自发热温升是40°C。饱和电流 根据半导体制造厂家的推荐，饱和电流是指感值跌落10%的工作点电流。遗憾的是，在功 率电感的规格书中没有这样的标准值，常常给用户造成误解和困惑。

Würth Elektronik eiSos © 2009