功率电感设计注意要点是什么?是很多电感厂家持续关注的问题?
如何根据应用场合选择合适的磁芯材料
首先,我了解到的磁芯材料主要就是两大类
磁粉芯
铁氧体
磁粉芯材料一般直接做成磁环,铁氧体则有各种各样的形状,PQ、EE、EI等等,根据实际的应用情况不一而足。
那么铁氧体和磁粉芯有什么区别呢?从几个方面来谈。磁导率、饱和磁密、磁损
磁导率
先给出结论,铁氧体磁导率非常大,往往会通过增加气隙来调节电感量大小,磁粉芯磁导率很小,通过增加匝数来增加电感量大小。
对比电导率来理解磁导率,磁导率就是对于磁场的传导能力,磁导率越大,磁阻 R_m 越小,相同的磁动势 (F_m=NI) 能够产生更大的磁通 \Phi_m 。由于
LI=\Psi=N\Phi_m\Rightarrow L=\frac{N\Phi_m}{I}=\frac{N^2}{R_m}\\
因此磁阻 R_m 越小,相同的匝数 N 能够形成更大的电感。铁氧体的磁导率一般比较大,常用的MnZn铁氧体一般有上千这样的数量级。而磁粉芯的磁导率一般比较小,几到几百个相对磁导率不等(注意这里说的是相对磁导率,因为磁导率实在是太小了)。
为了让大家有一个更加直观的认识,我们以*简单的磁环铁氧体为例
磁环
假定横截面积为40mm^2,磁环的周长为150mm,磁导率为3000,可以简单计算出一匝线圈的电感
L_1=\frac{N^2}{R_m}=\frac{N^2\mu A}{l}=\frac{1^2*3000H/m*40mm^2}{150mm}=0.8H\tag{1}
之前已经提到,为了避免饱和,往往会通过增加匝数等方式,在这里1匝就已经产生了0.8H的电感,更不要说多增加几匝线圈了。实际运用中,我们需要的是比较适中大小的电感,否则Converter的动态响应非常慢,而且也会导致环路不稳定等,而且电感量仅仅取决于匝数,非常不利于连续的得到我们需要的具体的电感感值。
而假如我们使用磁粉芯材料,假定磁导率为 300\mu_0 ,那么计算出来的一匝线圈的电感为 0.1uH ,则是一个相对比较合理的感量,也可以通过增加匝数来增加电感的感值。
功率电感如何进行检测?深圳岑科电感告诉您
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