电感在开关电路中的工作原理，电感的基本参数是什么？

2022-03-29 09:28分类：电子元器件阅读：

　　电感器在电路中的原理

　　1.2 可饱和电感器随工作电流变动的关联

　　由于，有磁密和无磁密的dB/di等效电路的计算方式不一样，因此，各自对二种状况开展探讨。

　　1.2.1 无磁密可饱和电感器与交流电的关联

　　无磁密可饱和电感器L随工作电流变动的影响可以用式（2）表明。

　　L=（W2S/l）f（WI/l）（2）

　　式中：W为电感器绕阻线圈匝数；

　　I为励磁电流电流量；

　　f为电感器用永磁材料B～H曲线图的相匹配涵数；

　　S为永磁材料的截面；

　　l永磁材料的为总长度。

　　1.2.2 有磁密可饱和电感器与交流电的关联

　　随意给出一个导磁场等效电路中磁通量B1，可由B=f（H）曲线图算出导磁场等效电路中的磁化强度H1。磁密中的H0值可以用式（3）表明。

　　H0=B1/μ0==ab/［μ0（a I0）（b l0）］B1（3）

　　式中：B0为气体隙磁通量；

　　a和b为等效电路矩形框截面周长；

　　l0为磁密长短；

　　μ0为气体导磁率。

　　由等效电路基本定律得I=（H1l H9l0）/W。更改B值并多次重复以上流程，能求出相对应的I，获得一组B和I的关系数据。设这一B与I相匹配的涵数为B=f1（I）。

　　在没有考虑到漏感时，电感器的估算式可以用式（4）表明。

　　L=（Wdφ）/dI=WS（dβ/dI）（4）

　　式中：φ为等效电路磁通量。

　　则有磁密可饱和电感器与交流电的影响为

　　L=WSf1（I）（5）

　　2 饱和状态电感器在开关电源电路中的运用

　　2.1 顶峰抑制器

　　开关电源电路中顶峰影响关键来源于输出功率开关管和二次侧整流二极管的开启和关闭一瞬间。具备非常容易饱和状态，储能技术工作能力弱等特性的饱和状态电感器能高效抑止这类顶峰影响。将饱和状态电感器与整流二极管串连，在电流量上升的一瞬间，它展现高特性阻抗，抑止顶峰电流量，而饱和状态后其饱和状态电感器量不大，耗损小。一般将这类饱和状态串联电抗器做为顶峰抑制器。

　　在图2所显示电源电路中，当S1通断时，D1通断，D2截止到，因为可饱和电感器Ls的过流保护功效，D2中穿过的反向恢复电流量的峰峰值和弹性系数都是会明显减少，进而合理地抑止了高频率通断噪音的造成。当S1关闭时，D1截止到，D2通断，因为Ls存有着导通延迟時间Δt，这将危害D2的续流功效，并会在D2的负级造成负数顶峰工作电压。因此，在线路中提高了輔助二极管D3和电阻器R1。

开关电源中尖峰干扰主要来自功率开关管和二次侧整流二极管的开通和关断瞬间。具有容易饱和，储能能力弱等特点的饱和电感能有效抑制这种尖峰干扰。将饱和电感与整流二极管串联，在电流升高的瞬间，它呈现高阻抗，抑制尖峰电流，而饱和后其饱和电感量很小，损耗小。通常将这种饱和电抗器作为尖峰抑制器。

　　图2 顶峰抑制器的运用

　　2.2 磁放大器

　　磁放大器是借助可控性饱和状态电感器通断延迟的物理化学特点，操纵开关电源电路的脉宽和功率。该电源开关特点受輸出电源电路意见反馈数据信号的操纵，即运用磁心的电源开关作用，根据弱数据信号来建立工作电压单脉冲占空比操纵以做到输出电压的平稳。在可控性饱和状态电感器上再加上恰当的采集和调节元器件，调整其通断延迟的時间，就可以组成最普遍的磁放大器稳压电源电路。

　　磁放大器稳压电源电路有工作电压型操纵和电流量型操纵二种。图3所显示为工作电压型延时电路，它包含工作电压检验及偏差运算放大器，延时电路和操纵輸出二极管D3，它是单闭环控制工作电压控制系统软件。

　　图3 磁放大器工作电压型校准稳压电源电路

　　图4所显示为移相全桥ZVS-PWM开关电源电路磁放大器稳压电源。全桥电路变电器二次双半波整流各接一个磁放大器SR，其铁芯绕有工作中绕阻和操纵绕阻。在正自感电动势，当某輸出稳压管正偏（另一輸出稳压管反偏），变电器副边輸出的波形单脉冲加在对应的工作中绕阻上，使SR铁芯正方向被磁化（增磁）；在负自感电动势，该輸出稳压管反偏，和操纵绕阻串连的二极管D3正偏导通，在直流电操纵电流量Ic的效果下，使该SR的铁芯去磁（校准）。

　　图4 移相全桥ZVS-PWM开关电源电路磁放大器稳压电源

　　控制回路的设计原理是：开关电源电路输出电压与标准较为后，经偏差变大操纵MOS管的栅压，MOS管给予与输出电压相关的磁放大器SR的操纵电流量Ic。

　　2.3 移相全桥ZVS-PWMSPWM

　　移相全桥ZVS-PWMSPWM融合了零工作电压电源开关准串联谐振技术性和传统式PWM技术性两者之间的优势，输出功率固定不动，在换相全过程中运用LC串联谐振使元器件零工作电压电源开关，在换相结束后依然选用PWM技术性传输动能，操纵简易，开关损耗小，稳定性高，是一种合适于大中型输出功率开关电源电路的软电路。但当负荷很轻时，尤其是落后电感的作用开关管的ZVS标准无法达到。

　　将饱和状态电感器做为移相全桥ZVS-PWMSPWM的串联谐振电感器，能扩张负载下开关电源电路达到ZVS标准的范畴。将其运用于氩弧焊变频电源中，可降低额外环城路动能和合理pwm占空比的损害，在确保效果的根基上，拓展了零工作电压转换的负荷范畴，提升了软电源开关氩弧焊变频电源的稳定性。

　　将饱和状态电感器与电源的隔离变压仪二次輸出稳压管串连，可清除二次寄生振荡，减少循环系统动能，并使移相全桥ZVS-PWM开关电源电路的pwm占空比损害最少。

　　除此之外，将饱和状态电感器与电容器串连在移相全桥ZVS-PWM开关电源电路变电器一次，超前的臂开关管按ZVS工作中；当负荷电流量趋近于零时，电感器量扩大，阻拦电流量反方向转变，造就了落后臂开关管ZCS标准，完成移相全桥ZV-ZCSPWMSPWM。

　　2.4 串联谐振SPWM

　　选用串连电感器或饱和状态电感器的并联谐振SPWM如图所示5所显示。当串联谐振电感器电流量工作中在持续情况时，开关管为零工作电压/零电流量关闭，但启用是硬启用，存有启用耗损。反串联二极管为当然启用，但关闭时有反向恢复电流量，因而，反串联二极管务必选用快修复二极管。为了更好地减少开关管的启用耗损，完成零电流量启用，能够使开关管串连电感器或饱和状态电感器。开关管启用以前，饱和状态电感器电流量为零。当开关管启用时，饱和状态电感器限定开关管的电流量上升幅度，使开关管电流量从零渐渐地升高，进而完成开关管的零电流量启用，与此同时改进了二极管的关闭标准，清除了反向恢复难题。

　　图5 串联谐振SPWM

　　2.5 变频电源

　　变频电源以其操纵功能好，高效率，体型小等许多优势，被普遍用以自动控制系统，电力电子技术及仪器仪表等各个领域。它的功能与所有体系的质量密切相关，尤其是开关电源的信息特性。因为变频电源本身的特性，其动态性特点一直不足理想化。

　　选用PWM和PFM操纵的变频电源，其原理决策了要获得光滑的电流强度波型，务必在其输入输出电源电路上添续流电感器，而该电感器恰好是危害变频电源动态性特性的首要要素。针对恒压源，电感器电流量与负荷彻底反比关联；针对可控性直流电源，要使电感器电流量由小增大，必定应以小的负荷值做为前提条件，虽然并不是彻底的对应关系，但可以说电流量的改变在某种意义上体现了负荷的转变。

　　因而，选用随电流量扩大而减少的电感器做为变频电源的輸出电感器，可合理地更改开关电源輸出控制电路的稳态值T，使其彻底与R反比（T=L/R），从而在负荷改变区域内保持在一个相对性较小的数据上，那样肯定会提升动态性特性。

　　3 总结

　　文中详细描述了饱和状态电感器的物理化学特点以及电感器与交流电的变动关联，在这个基础上归纳了饱和状态电感器在顶峰抑制器，磁放大器，移相全桥ZVS?PWMSPWM，串联谐振SPWM和变频电源中的运用状况，并简短地剖析了两者的原理。

　　2.3 移相全桥ZVS-PWMSPWM

　　将饱和状态电感器做为移相全桥ZVS-PWMSPWM的串联谐振电感器，能扩张负载下开关电源电路达到ZVS标准的范畴。将其运用于氩弧焊变频电源中，可降低额外环城路动能和合理pwm占空比的损害，在确保高效率的根基上，拓展了零工作电压转换的负荷范畴，提升了软电源开关氩弧焊变频电源的稳定性。

　　2.4 串联谐振SPWM

　　图5 串联谐振SPWM

　　2.5 变频电源

　　3 总结

　　电感器的基本上参数是什么：

　　1、电感器量L：电感器量L表明电磁线圈自身原有特点，与电流量的大小不相干。

　　2、阻抗角XL ：电源变压器对交流电路阻拦功效的尺寸称阻抗角XL，企业是欧母。它与电感器量L和交流电频率f的影响为XL=2πfL

　　3、品质因素Q ：品质因素Q是表明电感线圈品质的一个标量，Q为阻抗角XL与其说等效电路的电阻值的比率，即：Q=ωL/R （ω=2πf）电磁线圈的Q值愈高，控制回路的耗损越小。电磁线圈的Q值与输电线的电阻测量，框架的介电损耗，抗干扰磁环或变压器铁芯引发的耗损，高频率集肤效应的危害等要素相关。电磁线圈的Q值一般为几十到好几百。

　　4、分布电容：电磁线圈的匝与堵转、电磁线圈与抗干扰磁环间、电磁线圈与底板间出现的电容器被称作分布电容。分布电容的出现使电磁线圈的Q值减少，可靠性下降，因此电磁线圈的分布电容越低越好

　　5、额定电压：电磁线圈中容许利用的最大的电流量。在如高频率扼流线圈，功率大的串联谐振电磁线圈，及其作过滤用的低頻扼流线圈等场所，工作中时要根据很大的电流量，采用时需要留意。

　　电感器量的标示方式