开关电流滤波电感器的设计

开关电流滤波电感器的设计开关电流滤波电感器的设计
2006-04-06 开关电源中的电感器（高频输出滤波）一般工作在连续状态下，本文就设计 过程中的经验与体会总结出来，以形成比较标准的设计步骤，为以后的设计计算 提供有利的设计平台。本文重点在于标准化高频滤波电感器的制作设计步骤，对 于电感量如何计算得来，请参阅相关的文献，这里不做讨论；对于工作在非连续 状态下的电感器（如大功率电路中的 Boost 升压电感器）也不在这里不做讨论， 具体的情况参阅后续的总结性材料。

Step 1：根据电路拓扑结构确定电路参数
（最坏情况下的）最大纹波电流 DI pp ，最 电感量 L ，满载直流电感电流 I FL ， 大峰值短路限制电流 I SP ，最大允许损耗 PA(max) 和最高温升 DTmax 。 Buck类最大纹波出现在最高 U i 情况下， 而Boost类是在最低 U i 时。 Buck类满 载电感电流等于负载电流。

Step 2:根据工作频率和使用场合选择磁芯材料
参阅附录A。

Step 3：决定磁芯工作的最大磁通密度和最大磁通摆幅（受饱和或损 耗限制）
如果电感工作在电流连续模式，在电流最大峰值短路电流 I SP 时，磁芯最大 磁感应 Bmax 不应当超过BS(一般功率铁氧体在100℃时为0.3T（3000Gs）)。因为 磁芯有气隙，气隙对磁芯B－H曲线有明显的影响，在饱和之前基本上是线性的。 如果磁芯受饱和限制，最大磁通摆幅 DBmax 由下式计算： DBmax = Bmax DI pp I SP (1)

将得到的 DBmax 值除以2，将峰峰制值（ DBmax ）变换成峰值（ DBmax /2 ），到损耗 曲线图（图1）“磁通密度”（实际峰值磁通密度）坐标，垂直向上交到纹波频 率曲线，水平引向到纵坐标，求得磁芯的比损耗 PL 。如果比损耗大大小于 100mW / cm 3 ，磁芯肯定受饱