【电感活动第一站】电感知识大考(4):如何去选择适当的电感及其参数?

不知不觉中,电感知识大考已经来到了第四期!本期的考题是:如何去选择适当的电感及其参数?
在前三期大考中,各位工程师们集思广益,贡献了许多精彩回答:

第一期: 在DC/DC 电源下方铺铜是否有益
第二期: 如何避免电源设计中的电感饱和
第三期: 如何匹配电感和降压稳压器以获得最佳效率

作为电感知识大考的最后一期,我们照样给大家准备了专属好礼!老规矩,在下方回帖,说出自己的想法。我们会选取7位精彩回帖用户, 送上MPS专属定制礼品 :gift:天猫方糖智能音箱3份 / MPS定制臂包4份

接下来让我们开始讨论吧~

Buck线路中,电感的设计是一个关键要点,它与系统的效率输出纹波电压和环路稳定息息相关。

首先来看一下Buck的工作原理,按照上管Q1工作状态,分2个过程Q1开通时候,电感电流上升,电感储能,同时对输出电容充电;Q1关断时候,电感电流下降,电感释放能量。

我们可以根据电感两端电压与电流关系式:V=L*di/dt,得出电感感值L的计算式。以上管开通电感储能时的状态来分析:电感两端电压=Vin-Vodi即为电感电流峰峰值∆iL,通常取输出最大电流Iout的10%~60%。dt为上管开通时间,即D*T.
为了兼顾输出纹波电压和效率,设计电感感量时候,通常让系统在满载时候进入CCM(电感电流连续)模式,轻载时候进入DCM(电感电流断续)模式CCM模式下由于电感纹波电流较小,输出纹波电压较低。在DCM模式下IC通常会进入降频模式,工作频率降低,从而提升了轻载效率。

来看一下电感规格书,以MPS一颗一体成型1.2uH电感为例。感量L是在一定工作频率下测得的,通常是100Khz,频率增加,感量会减小

IR是电感温升电流,ISAT是饱和电流,通常温升电流会略低于饱和电流。
选取的IR不仅要大于满载时峰值电流Ipk,同时要考虑在过流或短路时电感不能进入饱和即IR要大于DCDC定义的限流保护点

我们选取一颗DCDC MP2314,规格书中定义了过流保护点,典型值是4A。而在满载2A时,测试到电感峰值电流是2.58A过流保护点3.36A,这个是由于OCP点分布有上下限分布造成的。选取电感IR应大于4A,并留20%以上的余量。

直流阻抗Rds也称作DCR,与电感的导通损耗直接相关,选取电感时候,DCR越小,效率和温升效果会越好。铜损占电感损耗的大部分,磁损与工作频率,磁芯特性相关,频率越高,磁损越大。

我们知道,增大电感,可以有效减小电感纹波电流从而减小输出纹波电压。但是,相同的磁芯,感量增加时,DCR会变大,饱和和温升电流会减小,所以需要折中考虑再选择。

选用感量的时候,尽量靠近理论计算值,同时要计算出电感的峰值电流,以好确认电感的饱和/温升电流推荐电感采用带磁屏蔽的封装,这样产生的噪声小,同时EMC性能较好。

现在MPS最新上线的电感在线选型工具,只要输入应用规格,即可轻轻松松得到您想要的电感感值,并附加合适的电感型号。

关于如何去选择适当的电感及其参数这一问题,工程师们还有什么样的见解呢?欢迎加入讨论畅所欲言!精彩好礼等你来拿~

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这个科普一下明了多了,之前一直都是按照手册推荐值放了以后微调大小测试纹波和效率,终于有明白人理理思路,感谢感谢

图文并茂有条理,能否把boost架构的电感选型计算也讲解一个范例?

学习了,多谢科普。之前也是一直按照手册推荐来,并没有完全理解具体的选型方法,这下感觉清晰多了。

哇,这科普知识来的也太及时了,刚好在找工作对于电感设计的知识,对我现在的工作有很大帮助。

请问下电感电流变化量40%的依据是什么?
我们之前用的30%,但是依据是什么一直不知道。 经验值?

之前选型电感电流值IR没考虑芯片限流保护点,只考虑了最大峰值电流,这次学习到了。

很棒的科普知识,对我很有帮助,希望能组织更多类似的科普活动。

电感这个元件使用非常普遍,也很容易被人忽视其一些基本参数,造成设计不足,导致产品出现严重的使用问题。DC-DC转换器的SPEC或datasheet中都推荐了不同电感值作为参考值。因此可以按照制造商的参考值选定,如果想更换新的电感型号,其参数也不应该与供应商推荐的参考值相差太远。理想电感的阻抗随着频率增加而增加,然而实际电感由于寄生电容和寄生电阻的存在,在一定频率下呈现感性,超过一定频率呈容性,阻抗反而随着频率的增加而减小,这个频率就是转折频率。在选择电感时务必要仔细评估每个参数。

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平常电路设计 除了关心电感值的电流选型 更关键的是尺寸大小和电流大小的匹配选择
合理利用空间满足设计需求

做起来才会发现电阻电容电感这样的最常用的器件也是最不好把握的器件。
这样的讲座可以来的更多写!!!

对电感的选择讲诉的很清晰,但是关于输出电源的纹波,电感只是其中的一个因素,考虑电感的同时,还要考虑储能电容的容值,ESR等参数。另外,在布线时要考虑最小开关回路路径等因素。

涨知识了,很有用

工作中也会选择不同的电感,不同的封装,不同的作用。电源的电感优先肯定考虑过电流能力和感值,一般都是使用官方手册的电路进行设计,PCB焊接完之后会用负载去测试过电流能力,电源纹波和电感发热情况,一般都好的,就OK,参考MPS新上线的电感选型工具就非常方便了,很好!

电感的选择涉及到很多的参数,基本上线圈匝数越多电感越大,品质因数Q越大,损耗越小,电感量和额定电流还需要满足使用,有了MPS新出的电感在线选型小工具,问题似乎变得简单了不少,科技在进步,加油。

纹波电流除了受电感影响外,还受输出电容值影响,因此可以将电感和输出电容一起折中考虑,选型时,电感的温升电流一定要大于设计的最大峰值电流,并留有一定裕量,满足这一条件的情况下,如果没有合适的电感,可以适当的减小一点点电感值,增加输出电容值来改善整个电源质量。总之按设计需要折中考虑

电感的选型,在电源设计中至关重要,同一颗电源芯片,在设计不同输出电流/功率的电路时,电感的电感量、尺寸、材料、封装等都会对电源的纹波、效率、发热量及EMC等产生影响,合适的电感选型,不仅能够满足电源电路的功能设计及稳定性要求,还可以降低电路成本,提高生产良率及可生产性,从而提高产品的性价比和竞争力。
MPS 电感选择工具,针对不同升降压模式,帮助用户在使用电压、电流、纹波、工作频率等参数条件下选择最优电感参数,减少用户的试错率,从而提升设计效率,此功能真的很赞哦!

先设计出能用的电感
然后再去优化电感参数
ΔI的比例值是有很多选择的,所以利用MPS的工具,可实现最优或是相对很优的设计方案

1、电感与电容组成低通滤波器时,电感值是一个很关键的参数。电愿感器件资料标称的电感值,是工作频率低于谐振频率点的值,如果工作频率高于谐振频率,则电感值将将会随着工作频率的升高而急剧减小,逐步呈现电容性。
2、电感用于电源滤波时,需要考虑由于其直流电阻而引起的压降。
3、用于电源滤波时,电感的工作电流必须小于额定电流。如果工作电流大于额定电流,电感未必会损坏,但是电感值可能低于标称值。

感谢分享, 终于了解了如何去选择适当的电感了!