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功率电感设计方法1:理论基础

[TOC]

TI电感设计

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1:高导磁+气隙(铁氧体)

1.1设计原理

1.2 设计步骤

1 根据磁芯材料确定磁密B(0.2到0.4)最好0.28, PC40为0.3
根据散热条件,确定电流密度J,最好2.5A/MM
2 根据指标($I$和$L$),以及给定的$B$和$J$,就可以确定磁芯的面积积(AP法)
$ \left.\begin{matrix}I_{dc}\cdot L=B \cdot A_{e}\cdot B_{dc}\\I_{rms}\cdot N=J \cdot A_{w}\cdot k_{u}\end{matrix}\right\} \to A_{w}\cdot A_{e}=\frac{I_{pk}\cdot I_{rms} \cdot L}{ k_{u}\cdot J\cdot B} $

$I_{rms}=\sqrt{I_{dc}^{2}+\bigtriangleup I^{2}\cdot \frac{1}{3} \left ( \sqrt{\left ( 1-D \right ) } + \sqrt{D} \right )^{2} } $
$I_{pk}=I_{dc}+\frac{\bigtriangleup I }{2} $
3 根据指标$L$,确定气隙$I_{a}$ ,对应公式$I_{a}=\frac{\mu N^{2} A_{e}}{L} $, 其中$\mu= \mu_{0}=\left ( 4\cdot \pi \cdot 10^{-7} \right ) \frac{T\cdot m}{A} $:真空磁导率
4 计算匝数$N= \frac{L\cdot I_{pk} }{B_{m}\cdot A_{e}} $。就是后面的表达式2
5 计算磁芯损耗$P_{c}$和绕组损耗$P_{w}$
6 计算温升$\bigtriangleup T= \left ( \frac{P_{t}}{S} \right )^{0.833} $

2 铁粉芯

2.1:设计原理

电感是储能$E_{储能}=\frac{1}{2} L\cdot I^{2}=\frac{1}{2} B\cdot H\cdot V_{e}\propto \mu \cdot H^{2}\to \left ( \mu H^{2} \right )= BH $,磁材料储能因子

2.2:设计步骤

1 根据磁粉芯材料特性,选择具有最大磁能积的工作点的磁通密度$B_{d}$
2 根据$I$和$L$,以及选定的$B$和$J$,根据AP法选择磁芯尺寸
$A_{w} \cdot A_{e}= \frac{I_{dc}^{2}\cdot L}{ k_{u}\cdot J\cdot B_{d}}$
3 确定匝数$N$,并验证电感量
表达式1:$L=\frac{\mu N^{2} A_{e}}{l_{e}}$
表达式2:$I\cdot L=B_{d}\cdot N\cdot A_{e}$
4 …..