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  • 开关电源,开关频率与负载电流对电感的影响介绍
    • 发布时间:2023-07-18 17:27:46
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    开关电源,开关频率与负载电流对电感的影响介绍
    开关电源的交流电流、直流电流、峰值电流和电流纹波率与电感存在以下关系:
    交流电流与电感成反比;
    直流电流不受电感的影响;
    峰值电流与电感成线性关系;
    电流纹波率与电感成反比;
    电源 频率 负载电流 电感
    开关电源中的参数与电感是相互影响的,除此之外,开关电源中的频率、负载电流也会对电感产生影响,以下简要分析这个知识点。
    频率对电感量和电感体积的影响
    以下分析适用于所有开关电源拓扑结构(buck, boost, buck-boost 电路)。
    如果保持其他所有条件(包括 D)不变而仅使频率增加一倍,则由于 tON和 tOFF减少 一半,伏秒数也相应减少一半。因此△I(单位电感量的伏秒数)也减少一半。由于 IDC没有变,所以 r = △I/IDC也减少一半。如果开始时设定 r = 0.4,那么现在 r = 0.2。
    若仍要使变换器的纹波系数保持在最佳值 0.4,则需要使因频率加倍而减少一半的△I 也增加一倍。实现的方法是使电感量减少一半。
    因此,可得到的一般的结论为:电感量与频率成反比。
    由于已使 r 恢复为 0.4,电感峰值电流仍然比其直流电流高均 20%。由于直流分量和电流纹波率 r 均没有变,所以峰值电流也不变。电感能量处理能力(与电感的体积相关)为 1/2*L*IPK2,式中,L 减少一半,IPK不变,所需要电感体积也减少一半。
    因此,可总结为电感的体积与变换器的频率成反比。
    还应指出,由于峰值电流不变,所需电感额定电流与频率无关。
    负载电流对电感量和电感体积的影响
    以下分析适用于所有开关电源拓扑结构 (buck, boost, buck-boost 电路) 。
    如果保持输入电压、输出电压和 D 不变,而只将负载电流增大一 倍,则由于△I 没有变化,r 减少为原来一半。为使 r 恢复为最佳值 0.4,则需要使△I 也相应增加一倍。但已知△I 是单位电感量的伏秒数,此时看,伏秒数不变。所以,使△I 增加一倍的唯一方法是使电感量减少一半。
    所以,可得到一般结论为:电感量与负载电流成反比。
    下面看负载电流对电感体积的影响。由于负载电流增加一倍,并且保持 r 为 0.4 不变,则蜂值电流 IDC*(1+r/2)也增大一倍。但是电感量减少一半,所以电感的能量处理能力(电感的体积) 1/2*L*IPK2 将增大一倍。
    所以,可得到一般结论为:电感的体积与负载电流成正比。
    总结
    通过上面的分析,可以得出开关电源的开关频率和负载电流也会对电感产生影响,具体来说,是影响电感量和电感体积,即:
    电感量与频率成反比
    电感的体积与频率成反比
    电感量与负载电流成反比
    电感的体积与负载电流成正比
    从开关电源的开关频率和负载电流对电感量和电感体积的影响可以得出一个结论:“大电感量对应着大体积电感”这个一般的结论只是再特定应用条件下才成立。
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