低功耗電源的電感選擇

1、低功耗電源的電感選擇低功耗電源的電感選擇.doc低功耗電源的電感選擇.doc低功耗電源的電感選擇超低功率或者超高功率開關(guān)電源的電感，并不象一般開關(guān)電源那樣容易選擇。目前常規(guī)的電感都是為一些主流設計所制造，并不能很好地滿足一些特殊設計。本文主要討論超低功率、超高效率Buck電路的電感選擇問題。典型應用實例就是小體積電池長時間供電設備。在這種電路中，讓工程師感到棘手的問題主要是電池容量(成本與體積)與Buck電路體積、效率之間的矛盾。為了減

2、小開關(guān)電源的體積，最好選擇盡可能高的開關(guān)頻率。但是開關(guān)損耗以及輸出電感的損耗會隨著開關(guān)頻率的提高而增大，而且很有可能成為影響效率的主要因素，正是這些矛盾大大提高了電路設計的難度。Buck電路的電感要求對工程師而言，鐵磁性元件(電感)可能是最早接觸的非線性器件。但是根據(jù)制造商提供的數(shù)據(jù)，很難預測電感在高頻時的損耗。因為制造商通常只提供諸如開路電感、工作電流、飽和電流、直流電阻以及自激頻率等參數(shù)。對于大部分開關(guān)電源設計來說，這些參數(shù)已經(jīng)足夠

3、了，并且根據(jù)這些參數(shù)選擇合適的電感也非常容易。但是，對于超低電流、超高頻率開關(guān)電源來說，電感磁芯的非性參數(shù)的互感產(chǎn)生。在Buck拓撲結(jié)構(gòu)中，第一象限的BH磁滯回線對磁芯損耗影響最大。在第一象限這個局部圖中，磁滯回線顯示了電感從初始電感量過渡到峰值電感量再回到初始電感量的過程。如果開關(guān)電源穩(wěn)定工作在不連續(xù)狀態(tài)，磁滯回線會從剩余電感量(Br)過渡到峰值電感量(參考圖1)。如果開關(guān)電源工作在連續(xù)狀態(tài)，那么磁滯回線將會從直流偏置點上升到曲線峰值

4、，再回到直流偏置點。通過實驗可以確定磁滯回線的精確曲線形狀(基本上是橢圓曲線)。圖1某Buck電路電感BP磁滯回線大部分磁芯由粉狀磁性材料和陶瓷等粘合材料構(gòu)成。一個未使用過的磁芯可以簡單地想象成由一層薄薄的粘合材料包裹、彼此獨立、具有隨機方向性的大量磁針。由于目前還沒有能夠很好解釋磁芯損耗的統(tǒng)一模型，所以采用上述這個經(jīng)驗模型解釋磁芯損耗，在本文最后的參考文獻中有更深入的磁芯模型，供讀者參考。磁性方向近似的鄰近磁針會互相影響，從而形成“聯(lián)