电感是硬件设计中常用的基础元件,中学物理就系统性的学习过电感相关的知识,最耳熟能详的一句话就是“通低频,阻高频”,如果仅仅是记住这句话,知其然而不知其所以然是无法在实际工程应用中用好电感的。
电感分为自感和互感,平时我们所用电感的参数L是电感的自感系数,无论是自感还是互感,反映的是电流I与磁通量Φ的线性变化关系(互感是电感A引起电感B磁通的变化,虽然叫互感系数,底层逻辑依旧一致,譬如变压器,这里不展开。),由于电感线圈绕了很多匝,这里磁通量是所有匝数磁通量的总和,即磁链:
在实际工程应用中,因为无法知道磁链这个参数,公式1无法直接使用,回到电感的基本原理讨论这个问题,电感会阻碍电流的变化,本质是电能和磁能转换的过程,这里就要提到法拉第电磁感应定律,公式2:
磁通量的变化会产生感应电动势E,单位时间内磁通量变化越大E也就越大(通低频,阻高频,也就说电感的电流不能突变),将公式1和公式2合并成公式3(对,就是我们经常看到的那个公式V=L*(di/dt)),至此,便可在实际工程应用中使用此公式计算出电感,下面以DCDC-BUCK电路为例验证此公式。
BUCK电路拓扑结构
某电源芯片datasheet的描述 最后,综合电感在实际应用过程中的工况,利用公式V=L*(di/dt)解决电感系数的计算问题。文中所述计算方式为电感理论的最小值,实际工程应用需要留有裕量,考虑各个参数的极限值。如温升对电感的衰减、电感制造精度、DCR参数、饱和电流等等
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