开关电源中的储能电感
开关电源中的储能电感,这里我们说的电感是闭合磁芯电感,为规则磁场,磁场均被限制在磁芯中
以铁磁性磁性材料做成的电感为例,磁通或磁力线被限制在低磁阻的磁芯中,如下图是环形电感中磁力线(虚线)在磁芯中分布的示意图,其中圆圈X表示电流流进线圈,圆圈·表示电流流出线圈,磁力线方向用右手螺旋定则可以判断。
闭合磁芯电感1、电感工作要求:电感作为开关电源重要的元器件,设计原则就是伏秒积相等,外在表现为在率开关开通时励磁(储能),关断时进行磁复位(释能),在一个周期内始终保持磁平衡,即稳态下不能进行磁通累积;在涉及磁性元器件时,不得不提的是磁通密度B,涉及密度问题就有饱和问题,因此消除磁累积就是以防止磁芯饱和问题。
2、电感的意义:表示产生磁场密度或磁感应强度B的能力。
3、率电感的用途:储能过程中伴随平滑滤波,电感对电流的阻碍作用和过程实质是储能特性的表现。
4、磁性元件的储能方式或机理:
(1)磁性元件的组成,磁介质+绕线,一般情况下二者缺一不可,要建立这个慨念,即磁介质也可以为空气等非导磁材料,如空心电感,磁介质实则为空气等。
(2)磁场强度H和磁感应强度B关系可以借助如下系统框图描述
磁场和磁感应强度的响应关系我们把电流产生或引起的磁场H当做激励输入,把磁介质如硅钢片、铁氧体铁磁材料等类比做我们熟悉的电路系统,磁场H经过系统后得到响应磁感应强度B,磁导率u就是磁场的增益或放大倍数。
(3)储能,绕线在外加电源通电后形成电流,因而产生磁场H,此时能量被导入磁芯介质中。存储在磁性元器件中的能量—磁能积:
磁能积磁芯体积磁介质体积Ve,磁感应强度B,u是磁介质的绝对或属性磁导率,Ae磁芯截面积,Le是磁路长度。
设计磁性元件,须加气隙以提高磁芯的能量存储能力。如无气隙,磁芯一旦存储少量能量就容易达到饱和,实质为得到合理的有效磁导率和合理的电感量。
5、电感存储的能量:
电流i是流过电感的最大值,因此也可表达为
在开关电源中通常用:
来表达电感电流i与加在电感两端的电压u的关系,电流以
线性上升。
6、电感实物
铁镍和铁硅铝电感