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螺旋线圈输出电感在低压大电流DC-DC转换器中的应用

来源:电子之家 作者:华仔 浏览:243

标签:

摘要: 目前,在低压大电流DC-DC转换器中,广泛使用一种全新的,低高度,高功率密度的输出电感,该电感采用高频低损耗铁氧体磁芯,和耐高电流,极低损耗的平面绕组组合而成。下面由贤集网小编给大家介绍下螺旋线圈输出

目前,在低压大电流DC-DC转换器中,广泛使用一种全新的,低高度,高功率密度的输出电感,该电感采用高频低损耗铁氧体磁芯,和耐高电流,极低损耗的平面绕组组合而成。下面由贤集网小编给大家介绍下螺旋线圈输出电感在低压大电流DC-DC转换器中的应用是怎样的,希望本小编的讲解对将要学习电感器的朋友有所帮助。

本文主要讨论影响DC/DC直流电源模块性能的关键参数,尤其是输出电感特性对电源总体性能的影响。比如,通常为设计师所忽略的“寄生电感”会导致电源额外的效率降低,以及由于开关管,同步整流管的输出电容和电路寄生电感形成谐振电路而产生的传导和辐射等电磁干扰。最后,对我司的螺旋线绕线技术进行介绍,以便更好为变压器行业和电源整机厂家提供服务。


LC电路谐振频率由下式确定:
F=1/{2π×(Lstray×Coss)0.5}(1)
本文将讲述通过电感结构调整技术最小化寄生电感的几种方法。同时,介绍一种全新的实现低高度,大电流的螺旋线电感绕制技术,输出电感的额定电流高达15安培——200安培。
1:简介
在给微处理器和其他逻辑电路提供低压,大电流的电源技术中,倾向于采用电源并联阵列技术,比如多相脉宽技术,同步整流技术等工作频率较高(500kHz——750 kHz)的技术。
采用这些并联技术的好处是可以降低低压大电流(如1伏特,100安培)电源的总的交流或直流电阻。利用低损耗,高效率开关,采用以上所述的并联技术,电源模块即可达到良好的动态响应增益。但是,根据具体的应用场合,存在一个最佳的并联数,单路的承载功率越大,所需要的支路就越少。由于模块的可靠性随着器件的数量的增加而降低。决定实际需要几路取决于具体的应用需求。另外,在许多应用场合,为了满足工业标准低高度的要求,需要对应的器件实现低高度,平面化。通常,最难实现低高度的器件是输出电感。为了优化设计,必须有很宽选择范围的电感值和开关管,以供设计者进行选择。本文将分析输出电感参数对转换器性能的影响。
影响电源性能的因素如下:
1。电感的直流电阻对电源转换器的性能影响。
2。电感的交流电阻对电源转换器的性能影响。

3。杂散电感(漏感)对电源效率和其他性能的影响。




输出电感的新的要求:
下一代的微处理器要求对应DC/DC直流转换器具有如下特点:1)为了满足瞬态响应要求,需要更低的输出阻抗(电源总的阻抗必须充分满足负载迅速切换导致的负载电流的快速变化可能产生的电压波动,电压必须保持稳定而不下陷或过冲,以满足实际要求)。2)更
低的电感回路阻抗,以保证电源对动态可编程输出电压的响应满足处理器的要求。(注意:为了满足当可编程电压调到更低电压时的响应要求,电源的输出端必须有足够容量的输出电容给处理器提供足够的充电电荷。)必须进行规划的关键参数包括总的开关接点阻抗(如图1)包括:电感阻抗,上面和下面的同步整流管的阻抗以及恢复体二极管的正向导通阻抗。在许多应用中,优化设计时必须考虑连续模式所需的最小电感量(低噪声)和瞬态响应要求的最大允许电感量。幸运的是,由于随着开关频率的提高,对应的电感量相应下降。不过设计师仍然需要很宽范围的电感值和额定电流值进行不同场合的优化设计。芯片制造商也应该意识到越来越高的电流和越来越低的工作电压这一发展趋势。预计到2010年左右,高性能芯片需要的电流和电压为250A和0.5V。是目前50A模块的5倍。
2.电感的直流电阻(DCR)对电源模块性能的影响功率损耗的一个重要来源是输出电感的直流电阻(DCR),这一参数反映了电感的最小损耗条件。通过对电感直流电阻的确定,即可初步估计对模块效率的影响大小。
比如:假设DCR=1mΩ,电流I=100A,
那么电感直流损耗P=I^2*DCR=10Watt (2)
如果电源提供100A电流,0.75V电压,那么电感的导致的效率是损失为:ηloss={1-(Vout*Iout)/[(Vout*Iout)+Pdcr.inductor]}*100% (3)
=11.76% 
由此可以看出,仅仅1mΩ电感直流电阻就会导致模块效率低于89%。因此,对于输出电感来说,怎样对绕组结构进行优化,使直流电阻最小化就显得尤为重要。图3为一种将线圈截面尽量最大化的结构技术。螺旋线圈提供了最好的层间连接方法,由于线圈形状为扁平矩形截面,使得相邻匝间配合紧密,同时,高绝缘强度的绝缘层非常的薄,使得电感的窗口填充系数高达80%以上,而传统的漆包线的填充系数仅仅为50%左右。同时,由于是圆形绕制,同以前矩形绕制相比,相同匝数的线圈的长度最短,DCR最小。另外,由于线圈是通过自动化设备配合相应的磨具进行大批量生产,一致性非常高。

效率下降与电感DCR的关系:





物联网应用中的无线技术有多种,可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有2.4GHz的WiFi,蓝牙、Zigbee等,组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。下面由贤集网小编给大家介绍下EPSON晶振与Lora应用是什么样的,想要了解的小伙伴们赶紧和本小编一起来看看吧!

在低功耗广域网(Low Power Wide Area Network, LPWAN)产生之前,似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后,设计人员可做到两者都兼顾,最大程度地实现更长距离通信与更低功耗,同时还可节省额外的中继器成本。

LoRa 是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式,为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络。目前,LoRa 主要在全球免费频段运行,包括433、868、915 MHz等。




型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67
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