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什么是濾波電感？它在開關電源的計算公式
- 分類：行業動態
- 作者：索源科技
- 來源：http://www.ceeloo.net
- 發布時間：2020-05-19
- 訪問量：19
【概要描述】什么是濾波電感？濾波電感一般采用鐵氧體材料，它可以方便地與穿心電容組合起來，形成復合濾波器，在高性能濾波器中，也采用線繞電感。但需注意，鐵氧材料在大電流下會發生磁飽和，降低濾波器效能。那么濾波電感是怎么計算的呢？
什么是濾波電感？它在開關電源的計算公式
【概要描述】什么是濾波電感？濾波電感一般采用鐵氧體材料，它可以方便地與穿心電容組合起來，形成復合濾波器，在高性能濾波器中，也采用線繞電感。但需注意，鐵氧材料在大電流下會發生磁飽和，降低濾波器效能。那么濾波電感是怎么計算的呢？
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- 作者：索源科技
- 來源：http://www.ceeloo.net
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什么是濾波電感？濾波電感一般采用鐵氧體材料，它可以方便地與穿心電容組合起來，形成復合濾波器，在高性能濾波器中，也采用線繞電感。但需注意，鐵氧材料在大電流下會發生磁飽和，降低濾波器效能。那么濾波電感是怎么計算的呢？
開關電源次級線圈上的輸出電壓Uo是脈沖狀態
要使脈沖方波變成可供電路使用的直流電，還需要對它進行平滑處理，常用的平滑電路由整流二極管、濾波電容、濾波電感構成。
㈠. 平滑處理原理
（圖二）中電感L在電路中既有儲能作用，且對交流成分呈高阻抗，能阻止交流成分通過。電容C1—C4對交流信號呈低阻抗，允許交流成分通過，而對直流呈高阻抗，而阻止直流通過。
感抗： XL=2πfL
電感對高頻成分呈高阻抗，感抗越大，對高頻信號的電抗電壓越大，阻止高頻成分通過的能力越強。
容抗：XC=1/2πfC
電容對直流呈高阻抗，能阻止直流通過，對交流成分呈低阻抗，容抗越小，交流成分就越容易通過。
（圖二）中LC的乘積越大對高頻成分的平滑作用越好。為求得最佳電感量，可按下節進行設計計算。
㈡. 開關穩壓電源輸出的紋波噪聲
平滑濾波后開關電源輸出波形
不難看出，經過(圖二)電路平滑后的直流輸出中包含了一定的紋波噪聲。
它分兩部分：
紋波：與初級輸入工頻頻率和開關頻率同步的波形即為紋波。
噪聲：在紋波上的針狀毛刺就是噪聲。
兩類波合在一起稱為：紋波噪聲。
㈢輸出平滑處理電路中電感L的設計計算
電感L的計算有如下一些公式：
流過電感L的紋波電流△Il為輸出電流Io的2%~5%,
即：
△Il=（0.02~0.05）Io
△Il=Tonmax（Umin-Vf-Vo）/L
L=DTonmax（Umin-Vf-Vo）/△Il
Uomin=T（Vomax+Vf+VI）/D
D=Tonmanx/T
㈣計算實例
輸出電壓 Vo=5V 10%±
輸出電流 Io=20A
開關頻率 F=200KHz
占空比 D=0.42
開關周期：T=1/F=1/200×103=5μs
最大導通時間：Ton max=TD=5×0.42=2.1μS
輸出最大直流電壓： Vo max=5×10%=5.5 V
次級線圈上的最小電壓：Umin=5×（5.5+0.2+0.4）/2.1=14.5V
在一般情況下，濾波電感中通過的電流△Il的值是Io的2%~5%本例取5%
根據式②L△Il= Ton max(Umin -Vf-Vomax)/△Il=2.1(14.5-0.4-5.5)/1=18.06μH
取整L=18μH通過的電流為20A。
當Io＜1A時，可采用非晶合金磁性材料制成的磁珠，套在整流管的輸出端引線上，形成電感，而電流大于1A時，則應選用磁芯或磁環繞制。為減少電感直流電阻、降低損耗、減少電感發熱，繞制濾波電感用的漆包線的電流密度J應按較小值。本例J=4A/mm2，即漆包線線裸線直徑d=20÷4=5.0mm2
本例濾波電感導線粗，選用D=50mm的MOX磁環，每匝大約對應3μH，但因磁環性能的差異，繞制時要由測試數據來確定電感量。
注：濾波電感壓降Vl=0.2 V 由設計師確定，為減小電感損耗，濾波電感上的電壓降應小于0.5V，本例取0.2V
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