电源设计小贴士13:小心别被电感磁芯损耗烫伤

+荐课 提问/讨论 评论 收藏
  • 视频加载中。。。
课程介绍 共计1课时,3分55秒

电源设计小贴士13:小心别被电感磁芯损耗烫伤

TI 电源设计 电源管理设计贴士 电源保护

随着开关频率的上升,磁芯损耗和绕组交流损耗会大大减少电感的容许直流电流。作者:Robert Kollman您是否有过为降压稳压器充电、进行满功率测试,随后在进行电感指端温度测试时留下了永久(烫伤)印记的经历呢?或许过高的磁芯损耗和交流绕组损耗就是罪魁祸首。在 100-kHz 开关频率下,一般不会出现任何问题,这是因为磁芯损耗约占总电感损耗的 5% 到 10%。因此,相应的温升才是问题所在。一般而言,选择电感时,只需计算出最大负载电流,通过容许 20% 纹波电流来建立电感。由于磁芯损耗微不足道,因此会出现类似于产品说明书中所示的温升。然而,随着开关频率上升至 500 kHz 以上,磁芯损耗和绕组交流损耗可以极大地减少电感中的容许直流电流。使用 20% 纹波电流来计算电感,可带来相同的磁芯材料通量激增,其与频率无关。磁芯损耗方程式的一般形式为:Pcore = K × F1.3。因此,如果频率 (F) 从 100 kHz 升至 500 kHz,则磁芯损耗便为原来的 8 倍。图 1 显示了这种上升情况,还描述了随磁芯损耗上升而下降的容许铜线损耗。100 KHz时,大多数损耗存在于铜线中,同时利用全直流额定电流是可能的。更高频率时,磁芯损耗变大。由于总容许损耗由磁芯损耗与铜线损耗之和决定,因此铜线损耗必须在磁芯损耗上升时降低。这种情况一直持续到各损耗均相等。最佳情况是,在高频率下损耗稳定保持相等,并允许从磁结构获得最大输出电流。
1 0.5 MHz以上,磁芯损耗大大降低了有效传导损耗。图1和图2均基于固定磁芯体积和绕组面积,仅匝数可变。图 2 显示了图 1 所示磁芯损耗的电感和容许直流电流。1.3 MHz以下时,电感与开关频率成反比关系。电感在1.3 MHz 附近达到最小值。该频率以上,则必须升高电感来限制磁芯通量,从而将磁芯损耗控制在总损耗的 50%。该电感的额定电流也同时被计算出来。低频率时,磁芯损耗并不大,额定电流由绕组的功率损耗决定。下列方程式中,匝数与频率平方根的倒数成正比,因此频率升高 2 倍(电感降低一半)得到 0.707 匝数。L = μ × A × N2/lm 这种情况会以两种方式影响绕组电阻。匝数减少 30%,而每一匝的可用面积却增加了41%。由于绕组电阻与匝数/匝面积相关,因此电阻随频率上升而线性下降,例如:在本例中电阻下降 2 倍。较高频率时,磁芯损耗开始限制容许铜线损耗,直到达到它们相等的点为止。在这一点上,通过增加更多匝数以及升高绕组电阻,使电感上升来降低通量。这样,电感额定电流减少。因此,从电感尺寸角度来说获得了最佳频率。
总之,增加开关频率会缩小磁芯尺寸的看法是正确的,但仅限于磁芯损耗和交流 绕组损耗等于铜线损耗的点上。过了这个点,磁芯尺寸实际上会增加。另外,设计人员需要注意的是,在有许多高开关频率产品可供选择的今天,一些相应的应用手册中并没有清楚地注明过高磁芯损耗存在的一些潜在问题。
展开

推荐帖子

【TI C2000的使用经验】F28069ADC采样的最大速率
最为新一代C2000 piccolo系列的强者,F28069具有非常多的外设和功能。 本文简单叙述一下一个重要模块ADC的一些特性。 概述:对于F28069,其具有单个12位ADC内核,具有两个采样保持电路,最大具有16个adc采样通道。 对于ADC模块,我们这里来研究一下F28069的最大采样速率。 1.ADC采样时钟 对于28069,其ADC系统时钟是可调的,可以直接使用系统时钟,或...
为半导而生 微控制器 MCU
如何将OUT文件转换为16进制的文件格式?
DSP的开发软件集成了一个程序,可以从执行文件OUT转换到编程器可以接受的格式,使得编程器可以用次文件烧写EPROM或Flash。对于C2000 的程序为DSPHEX;对于C3x程序为HEX30;对于C54x程序为HEX500;对于C55x程序为HEX55;对于C6x程序为Hex6x。以 C32为例,基本格式为: sample.out -x -memwidth 8 -bootorg 900...
Aguilera DSP 与 ARM 处理器
基于DSP的数字图像处理系统中的抗干扰设计
0. 引言   随着人类文明的进步和电子科技的快速发展,视频通信作为人类视野的延伸,被广泛应用于各行各业。应运而生的数字图像处理技术也就得到了飞速地发展。目前,由于运算速度快、片上资源丰富和能够实现复杂的线性和非线性算法等原因,DSP已成为通信、计算机和消费电子产品等领域的基础器件,其中在数字图像处理技术中显得尤为突出。然而,由于包括DSP本身在内的所有电子器件都是干扰源,而且系统所处的工作环境中...
黑衣人 DSP 与 ARM 处理器
德州仪器(TI)系统软件工程师的一天
TI 软件工程师Moiz专业于移动器件,将带您走进他的工作和生活,感受作为一名软件工程师对TI工作的热忱与喜爱。 $('swf_n0Y').innerHTML=AC_FL_RunContent('width', '550', 'height', '400', 'allowNetworking', 'internal', 'allowScriptAccess', 'never', 'src', e...
德州仪器_视频 DSP 与 ARM 处理器
分享到X
微博
QQ
QQ空间
微信

EEWorld订阅号

EEWorld服务号

汽车开发圈

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新文章 手机版

站点相关: EEWORLD首页 EE大学堂 论坛 下载中心 Datasheet 活动专区 博客

北京市海淀区中关村大街18号B座15层1530室 电话:(010)82350740 邮编:100190

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2025 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved