功率电感是指可以通过大电流的电感,主要应用于DCDC转换器,作用是能量的中转站。(注:任何电感器在通电后,都会有一定的功率,如果电感器的电流远小于导体的允许电流,一般不称其为功率电感器)
功率电感是决定DCDC转换器性能的核心元件,它不仅为DCDC提供关键的电压调节能力,还帮助DCDC通过积累并释放能量来维持连续的电流,可为不同电压等级的电源系统提供大电流和大电感。
在接通直流电(DC)时,电流能自由通过功率电感器,而在接通交流电(AC)时,电感器将发挥电阻的作用,当搭配执行高速开关使用时,功率电感器可促使DCDC将电压转换到所需水平。
在开关器件导通时,功率电感器会存储能量,开关器件断开时,则会释放能量并流过电流。
目前DCDC变换器最热门的应用无疑是储能和汽车两类,这两个应用都需要DCDC变换器在更宽的温度范围里提供更稳定的功率,这就需要功率电感在不牺牲磁芯损耗的情况下,有更低的漏磁和更平滑的饱和性。
具体来看,想要提高DCDC转换器效率,需要功率电感损耗更低;想要将减小DCDC转换器尺寸,需要功率电感采用新的积层威廉希尔官方网站 、薄膜威廉希尔官方网站 ;想要提高电流能力,需要强化功率电感磁芯;想要提高输出稳定性,需要提高直流特性、温度特性;想要提高过渡响应特性,需要优化功率电感电感值和纹波电流;想要降低转换器噪音,需要降低功率电感漏磁。
这些参数之间,存在着互相制约的复杂关系,DCDC转换器各种特性会随电流大小或温度等而发生变化。基于这种复杂的相互制约关系,功率电感的选择需要从DCDC转换器的效率、尺寸以及成本等综合角度出发。
如磁芯的选择,DCDC转换器性能提升后,铁氧体磁芯电感器难以满足所有要求,但是它的高频特性很突出,金属磁性材料磁芯的饱和磁通密度优异,更适合大电流化。
在DCDC转换器中,功率电感器的损耗绝大部分来自直流电阻引起的直流损耗。除了材料本身的阻值特性,直流电阻值也会随绕组的粗细及匝数的变化发生变化,并且发热的程度也会影响到最终的损耗,所以使用磁芯损失较少的磁芯材料也很重要。
在工艺方面,越来越多的功率电感采用一体成型威廉希尔官方网站 ,国内市场已有近7成功率电感采用或即将采用一体成型威廉希尔官方网站 进一步提高性能。
高性能的DCDC转换器需要在高性能功率电感的选择上权衡各方面参数的影响,然后做出综合效率、尺寸以及成本的选择。
审核编辑:汤梓红
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