開關(guān)電源的交流電流、直流電流、峰值電流和電流紋波率與電感存在以下關(guān)系:
交流電流與電感成反比;
直流電流不受電感的影響;
峰值電流與電感成線性關(guān)系;
電流紋波率與電感成反比;
開關(guān)電源中的參數(shù)與電感是相互影響的,除此之外,開關(guān)電源中的頻率、負(fù)載電流也會(huì)對(duì)電感產(chǎn)生影響,以下簡要分析這個(gè)知識(shí)點(diǎn)。
頻率對(duì)電感量和電感體積的影響
以下分析適用于所有開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(buck, boost, buck-boost 電路)。
如果保持其他所有條件(包括 D)不變而僅使頻率增加一倍,則由于 tON和 tOFF減少 一半,伏秒數(shù)也相應(yīng)減少一半。因此△I(單位電感量的伏秒數(shù))也減少一半。由于 IDC沒有變,所以 r = △I/IDC也減少一半。如果開始時(shí)設(shè)定 r = 0.4,那么現(xiàn)在 r = 0.2。
若仍要使變換器的紋波系數(shù)保持在最佳值 0.4,則需要使因頻率加倍而減少一半的△I 也增加一倍。實(shí)現(xiàn)的方法是使電感量減少一半。
因此,可得到的一般的結(jié)論為:電感量與頻率成反比。
由于已使 r 恢復(fù)為 0.4,電感峰值電流仍然比其直流電流高均 20%。由于直流分量和電流紋波率 r 均沒有變,所以峰值電流也不變。電感能量處理能力(與電感的體積相關(guān))為 1/2*L*IPK2,式中,L 減少一半,IPK不變,所需要電感體積也減少一半。
因此,可總結(jié)為電感的體積與變換器的頻率成反比。
還應(yīng)指出,由于峰值電流不變,所需電感額定電流與頻率無關(guān)。
負(fù)載電流對(duì)電感量和電感體積的影響
以下分析適用于所有開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) (buck, boost, buck-boost 電路) 。
如果保持輸入電壓、輸出電壓和 D 不變,而只將負(fù)載電流增大一 倍,則由于△I 沒有變化,r 減少為原來一半。為使 r 恢復(fù)為最佳值 0.4,則需要使△I 也相應(yīng)增加一倍。但已知△I 是單位電感量的伏秒數(shù),此時(shí)看,伏秒數(shù)不變。所以,使△I 增加一倍的唯一方法是使電感量減少一半。
所以,可得到一般結(jié)論為:電感量與負(fù)載電流成反比。
下面看負(fù)載電流對(duì)電感體積的影響。由于負(fù)載電流增加一倍,并且保持 r 為 0.4 不變,則蜂值電流 IDC*(1+r/2)也增大一倍。但是電感量減少一半,所以電感的能量處理能力(電感的體積) 1/2*L*IPK2 將增大一倍。
所以,可得到一般結(jié)論為:電感的體積與負(fù)載電流成正比。
總結(jié)
通過上面的分析,可以得出開關(guān)電源的開關(guān)頻率和負(fù)載電流也會(huì)對(duì)電感產(chǎn)生影響,具體來說,是影響電感量和電感體積,即:
電感量與頻率成反比
電感的體積與頻率成反比
電感量與負(fù)載電流成反比
電感的體積與負(fù)載電流成正比
從開關(guān)電源的開關(guān)頻率和負(fù)載電流對(duì)電感量和電感體積的影響可以得出一個(gè)結(jié)論:“大電感量對(duì)應(yīng)著大體積電感”這個(gè)一般的結(jié)論只是再特定應(yīng)用條件下才成立。
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