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储能电感如何计算

各位高人指点下正激的储能电感感量如何计算,电源是5V30A输出,频率65K
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2012-07-12 00:35

电流这么大啊??

关注!

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awg360
LV.6
3
2012-07-12 20:03
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ghost25
LV.4
4
2012-07-12 20:34
应用电感电流的波动约等于输出电流的0.2-0.5这个范围来计算就可以,具体取值就看电源的要求,越小越平稳,但是电感体积越大
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amonson
LV.8
5
2012-07-12 22:21

Lo/(f*0.2Io)=5V/(65KHz*0.2*30A)=12.82uH

L>VD/(f△I)=Vo/(f*0.4Io)=5V/(65KHz*0.4*30A)=6.41uH 

LI2 <12.82uH*30A*30A=11.538mH·A2

 

可选125u或者60u的环,视体积要求和散热条件决定,如果选125u的MPP环,外径27,内径14.7,高11.2,体积4.15cm3。其AL=157nH/T2,有效磁路长度6.35cm,选择工作磁感应强度0.5T,则磁场强度为45A·T/cm左右。所需安匝NI=6.35*45=285.75,则N=285.75/30=9.5,取10匝。

 

验算:10*10*0.157=15.7uH,但在直流磁场作用下,MPP环的磁导率会下降,即AL会下降:

 

由上图可以看出45A·T/cm左右的直流磁场下,125u的MPP环磁导率将降低到50%左右,所以工作在这种条件下要达到12.82uH的电感量,需要初始电感量>25.64uH。这就需要增加圈数,但圈数增加导致安匝增加,磁导率进一步降低,所以将初始电感量再设高一些,定为30uH。N=√(30000/157)=13.8,取14圈。

再次验算:14*30/6.35=66.14 A·T/cm,此时磁导率降低到30%以下,电感量大约为14*14*0.157*30%=9.23uH。△I=5V/(65KHz*9uH)=8.55A,工作磁感应强度B=0.59T左右,△B=0.17T。

铁损53.05*0.0852.06*651.56= 222.55mW/cm3,磁环体积为4.15cm3,所以P=0.22255*4.15=0.924W。

电流直流分量30A,交流分量8.55A,取8A/mm2的电流密度,需要3.75mm2截面积的铜线。如果选单根铜线,其直径为2*√(3.75/3.14)=2.2mm,单根铜线太粗不利于绕线而且交流电阻较大,可以选择4根1.2mm或者2根1.5mm并绕。



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10227
LV.7
6
2012-07-13 08:04
@amonson
LVD/(f△I)=Vo/(f*0.4Io)=5V/(65KHz*0.4*30A)=6.41uH LI225.64uH。这就需要增加圈数,但圈数增加导致安匝增加,磁导率进一步降低,所以将初始电感量再设高一些,定为30uH。N=√(30000/157)=13.8,取14圈。再次验算:14*30/6.35=66.14A·T/cm,此时磁导率降低到30%以下,电感量大约为14*14*0.157*30%=9.23uH。△I=5V/(65KHz*9uH)=8.55A,工作磁感应强度B=0.59T左右,△B=0.17T。[图片]铁损53.05*0.0852.06*651.56=222.55mW/cm3,磁环体积为4.15cm3,所以P=0.22255*4.15=0.924W。电流直流分量30A,交流分量8.55A,取8A/mm2的电流密度,需要3.75mm2截面积的铜线。如果选单根铜线,其直径为2*√(3.75/3.14)=2.2mm,单根铜线太粗不利于绕线而且交流电阻较大,可以选择4根1.2mm或者2根1.5mm并绕。
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2012-07-13 08:43
@amonson
LVD/(f△I)=Vo/(f*0.4Io)=5V/(65KHz*0.4*30A)=6.41uH LI225.64uH。这就需要增加圈数,但圈数增加导致安匝增加,磁导率进一步降低,所以将初始电感量再设高一些,定为30uH。N=√(30000/157)=13.8,取14圈。再次验算:14*30/6.35=66.14A·T/cm,此时磁导率降低到30%以下,电感量大约为14*14*0.157*30%=9.23uH。△I=5V/(65KHz*9uH)=8.55A,工作磁感应强度B=0.59T左右,△B=0.17T。[图片]铁损53.05*0.0852.06*651.56=222.55mW/cm3,磁环体积为4.15cm3,所以P=0.22255*4.15=0.924W。电流直流分量30A,交流分量8.55A,取8A/mm2的电流密度,需要3.75mm2截面积的铜线。如果选单根铜线,其直径为2*√(3.75/3.14)=2.2mm,单根铜线太粗不利于绕线而且交流电阻较大,可以选择4根1.2mm或者2根1.5mm并绕。

不错,顶上.......

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2012-07-13 13:23
@amonson
LVD/(f△I)=Vo/(f*0.4Io)=5V/(65KHz*0.4*30A)=6.41uH LI225.64uH。这就需要增加圈数,但圈数增加导致安匝增加,磁导率进一步降低,所以将初始电感量再设高一些,定为30uH。N=√(30000/157)=13.8,取14圈。再次验算:14*30/6.35=66.14A·T/cm,此时磁导率降低到30%以下,电感量大约为14*14*0.157*30%=9.23uH。△I=5V/(65KHz*9uH)=8.55A,工作磁感应强度B=0.59T左右,△B=0.17T。[图片]铁损53.05*0.0852.06*651.56=222.55mW/cm3,磁环体积为4.15cm3,所以P=0.22255*4.15=0.924W。电流直流分量30A,交流分量8.55A,取8A/mm2的电流密度,需要3.75mm2截面积的铜线。如果选单根铜线,其直径为2*√(3.75/3.14)=2.2mm,单根铜线太粗不利于绕线而且交流电阻较大,可以选择4根1.2mm或者2根1.5mm并绕。
多谢大家积极回答,这个太详细了,一时半会儿也难以理解,我现在用的106-125A铁硅铝磁芯,铜线1.2mm*3根匝数7.5感量10UH。满载两个小时后不加风扇温度有115°左右,加风扇可降到90°以下。
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waterears
LV.4
9
2012-07-13 18:25
@amonson
LVD/(f△I)=Vo/(f*0.4Io)=5V/(65KHz*0.4*30A)=6.41uH LI225.64uH。这就需要增加圈数,但圈数增加导致安匝增加,磁导率进一步降低,所以将初始电感量再设高一些,定为30uH。N=√(30000/157)=13.8,取14圈。再次验算:14*30/6.35=66.14A·T/cm,此时磁导率降低到30%以下,电感量大约为14*14*0.157*30%=9.23uH。△I=5V/(65KHz*9uH)=8.55A,工作磁感应强度B=0.59T左右,△B=0.17T。[图片]铁损53.05*0.0852.06*651.56=222.55mW/cm3,磁环体积为4.15cm3,所以P=0.22255*4.15=0.924W。电流直流分量30A,交流分量8.55A,取8A/mm2的电流密度,需要3.75mm2截面积的铜线。如果选单根铜线,其直径为2*√(3.75/3.14)=2.2mm,单根铜线太粗不利于绕线而且交流电阻较大,可以选择4根1.2mm或者2根1.5mm并绕。

计算感值得公式未涉及占空比D的计算,D一般不会大于0.5

所以电感值应该以6.4uH即可

老兄的计算功底还是很深的!

磁芯的选择方法不错!

关于电流密度的选择,8A是个经验值吗?我这方面经验少点!

还有这个饱和深度,是不是太深了,都到30了!我一般会涉及到50%

不知道饱深度的问题一般对电路有无较大影响?

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waterears
LV.4
10
2012-07-13 18:37
@不安分的青蛙
多谢大家积极回答,这个太详细了,一时半会儿也难以理解,我现在用的106-125A铁硅铝磁芯,铜线1.2mm*3根匝数7.5感量10UH。满载两个小时后不加风扇温度有115°左右,加风扇可降到90°以下。

判断下铜热还是铁芯热?

铜热线加点

铁芯热了再多绕几匝,

现在的感量合适吗?

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amonson
LV.8
11
2012-07-13 18:58
@waterears
计算感值得公式未涉及占空比D的计算,D一般不会大于0.5所以电感值应该以6.4uH即可老兄的计算功底还是很深的!磁芯的选择方法不错!关于电流密度的选择,8A是个经验值吗?我这方面经验少点!还有这个饱和深度,是不是太深了,都到30了!我一般会涉及到50%不知道饱深度的问题一般对电路有无较大影响?

电感可以小一点,我不知道他的D多大,如果按0.4计算,那么感量应该是(5/0.4-5)*0.4/(0.065*0.2*30)=7.7uH为宜。实际上我选取的也没有到12uH那么大,最后选取的值是9.2uH,考虑到-20%的误差也差不多。

感量越大,铜损越大但铁损越小,这个可以后面再取个折中。

电流密度取决于环境温度和散热条件:如果最高温度不高于50度,无风自冷,用磁环+单层绕线,那么8A是一个合适经验值。

饱和深度取决于△B和频率f,只要铁损不大,取高一点没有问题,当然要兼顾开机瞬间不可饱和。

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waterears
LV.4
12
2012-07-13 20:20
@amonson
电感可以小一点,我不知道他的D多大,如果按0.4计算,那么感量应该是(5/0.4-5)*0.4/(0.065*0.2*30)=7.7uH为宜。实际上我选取的也没有到12uH那么大,最后选取的值是9.2uH,考虑到-20%的误差也差不多。感量越大,铜损越大但铁损越小,这个可以后面再取个折中。电流密度取决于环境温度和散热条件:如果最高温度不高于50度,无风自冷,用磁环+单层绕线,那么8A是一个合适经验值。饱和深度取决于△B和频率f,只要铁损不大,取高一点没有问题,当然要兼顾开机瞬间不可饱和。

哦  学习了 我最早设计是3     慢慢我取到5  然后到6   最近我搞到7     看来胆子是练出来的!

不知道你对有源滤波的内外电感研究过没有?还有大功率电感 100A  以上的电感有过研究没?

有两个问题:

噪音? 现在用磁粉芯材料设计经常遇到这个问题

温升的评估?  

我最近给别人搞一个300A动态200uH电感     内部温度跑到了180℃    郁闷  跑了十个多钟头  温度才基本平衡!开关频率从5k提高到10k,温度差异不大,证明了一点,我的磁芯不热了,电流密度取小了  

 

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amonson
LV.8
13
2012-07-13 20:48
@waterears
哦 学习了我最早设计是3    慢慢我取到5 然后到6  最近我搞到7    看来胆子是练出来的!不知道你对有源滤波的内外电感研究过没有?还有大功率电感100A 以上的电感有过研究没?有两个问题:噪音?现在用磁粉芯材料设计经常遇到这个问题温升的评估?  我最近给别人搞一个300A动态200uH电感    内部温度跑到了180℃   郁闷 跑了十个多钟头 温度才基本平衡!开关频率从5k提高到10k,温度差异不大,证明了一点,我的磁芯不热了,电流密度取小了   

有源滤波的没搞过,120A的早年亲自绕过,带风扇散热,用的1.6mm的线5根并绕。

磁粉心的低频噪声无解。。。因为内部是粉末状的,磁化后就会小幅振动,要想消除噪声只有把频率提到20KHz以上让人听不见。。。

温升是取决于环境温度和散热条件的,如果环境温度高了那么电流密度就要取小一些,绕的层数多了也一样,内部散热不好必须要把线用粗点,或者干脆换大一号磁心。

对于硬开关拓扑来说,磁心的铜损通常都是大于铁损的,因为我们考虑到开关损耗不敢把△I取得很大,那么相应的磁摆幅就小而直流分量较大。

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waterears
LV.4
14
2012-07-13 21:10
@amonson
有源滤波的没搞过,120A的早年亲自绕过,带风扇散热,用的1.6mm的线5根并绕。磁粉心的低频噪声无解。。。因为内部是粉末状的,磁化后就会小幅振动,要想消除噪声只有把频率提到20KHz以上让人听不见。。。温升是取决于环境温度和散热条件的,如果环境温度高了那么电流密度就要取小一些,绕的层数多了也一样,内部散热不好必须要把线用粗点,或者干脆换大一号磁心。对于硬开关拓扑来说,磁心的铜损通常都是大于铁损的,因为我们考虑到开关损耗不敢把△I取得很大,那么相应的磁摆幅就小而直流分量较大。

受教!你那个120A电感电流密度取到12?

很霸气,那时磁粉芯规格100以上的国内很少家能做

你有没有考虑过1000A的电感怎么实现?

比如1000A   30uH

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amonson
LV.8
15
2012-07-13 21:46
@waterears
受教!你那个120A电感电流密度取到12?很霸气,那时磁粉芯规格100以上的国内很少家能做你有没有考虑过1000A的电感怎么实现?比如1000A  30uH

是取到了12,全灌胶装到大散热器上同时用2个120mm的风扇吹着。。。

1000A的话,我觉得应该用非晶磁材,尽量少的圈数,用中空铜管水冷散热。

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bdzn
LV.9
16
2012-07-14 11:25
@amonson
是取到了12,全灌胶装到大散热器上同时用2个120mm的风扇吹着。。。1000A的话,我觉得应该用非晶磁材,尽量少的圈数,用中空铜管水冷散热。
学习了。多大的环跟功率之间是怎么选的呀?
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2012-07-14 17:17
@amonson
是取到了12,全灌胶装到大散热器上同时用2个120mm的风扇吹着。。。1000A的话,我觉得应该用非晶磁材,尽量少的圈数,用中空铜管水冷散热。

那我取10应该也是没有太大问题吧,温度高主要是铜线,少一圈差不多可以降5°但感量下降了不少,更明显的是纹波大了将近20mv。我对这方面是个新手,暂时就想了解下,感量太低和高了各有什么影响,尤其是隐藏的不是可以直观看到的。

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2012-07-14 17:23
@不安分的青蛙
那我取10应该也是没有太大问题吧,温度高主要是铜线,少一圈差不多可以降5°但感量下降了不少,更明显的是纹波大了将近20mv。我对这方面是个新手,暂时就想了解下,感量太低和高了各有什么影响,尤其是隐藏的不是可以直观看到的。
哦,还有个问题就是我测试感量的时候频率是用1K还是10K呢,大家都是用哪个,有没有一个什么标准或是规则。
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waterears
LV.4
19
2012-07-26 19:07
@不安分的青蛙
哦,还有个问题就是我测试感量的时候频率是用1K还是10K呢,大家都是用哪个,有没有一个什么标准或是规则。

感量的大小说的就是纹波的大小

这个要权衡,因为我们总是期望纹波小一些,但这样要求电感很大,感值大了以为这磁芯要多或者绕线更多    换句话就是成本增加,损耗可能也增加

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2012-07-26 22:13
@waterears
感量的大小说的就是纹波的大小这个要权衡,因为我们总是期望纹波小一些,但这样要求电感很大,感值大了以为这磁芯要多或者绕线更多   换句话就是成本增加,损耗可能也增加
这样说的话,只是从纹波角度来考虑的
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liuhai2200
LV.1
21
2013-05-22 13:24
@amonson
LVD/(f△I)=Vo/(f*0.4Io)=5V/(65KHz*0.4*30A)=6.41uH LI225.64uH。这就需要增加圈数,但圈数增加导致安匝增加,磁导率进一步降低,所以将初始电感量再设高一些,定为30uH。N=√(30000/157)=13.8,取14圈。再次验算:14*30/6.35=66.14A·T/cm,此时磁导率降低到30%以下,电感量大约为14*14*0.157*30%=9.23uH。△I=5V/(65KHz*9uH)=8.55A,工作磁感应强度B=0.59T左右,△B=0.17T。[图片]铁损53.05*0.0852.06*651.56=222.55mW/cm3,磁环体积为4.15cm3,所以P=0.22255*4.15=0.924W。电流直流分量30A,交流分量8.55A,取8A/mm2的电流密度,需要3.75mm2截面积的铜线。如果选单根铜线,其直径为2*√(3.75/3.14)=2.2mm,单根铜线太粗不利于绕线而且交流电阻较大,可以选择4根1.2mm或者2根1.5mm并绕。

如果没有直流,只有交流,峰值为1A,感值为80mH,如何选型呢?

非常感谢!

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waterears
LV.4
22
2013-05-22 21:37
@liuhai2200
如果没有直流,只有交流,峰值为1A,感值为80mH,如何选型呢?非常感谢!

是不是差模电感?输出侧的差模?

你这个电感也太大了吧!如是工频用的,直接用EI或者XED的硅钢的了

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liuhai2200
LV.1
23
2013-05-27 13:06
@waterears
是不是差模电感?输出侧的差模?你这个电感也太大了吧!如是工频用的,直接用EI或者XED的硅钢的了
不是,是谐振电感,确实是比较大。
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溫禎林
LV.1
24
2014-03-24 15:43
@amonson
LVD/(f△I)=Vo/(f*0.4Io)=5V/(65KHz*0.4*30A)=6.41uH LI225.64uH。这就需要增加圈数,但圈数增加导致安匝增加,磁导率进一步降低,所以将初始电感量再设高一些,定为30uH。N=√(30000/157)=13.8,取14圈。再次验算:14*30/6.35=66.14A·T/cm,此时磁导率降低到30%以下,电感量大约为14*14*0.157*30%=9.23uH。△I=5V/(65KHz*9uH)=8.55A,工作磁感应强度B=0.59T左右,△B=0.17T。[图片]铁损53.05*0.0852.06*651.56=222.55mW/cm3,磁环体积为4.15cm3,所以P=0.22255*4.15=0.924W。电流直流分量30A,交流分量8.55A,取8A/mm2的电流密度,需要3.75mm2截面积的铜线。如果选单根铜线,其直径为2*√(3.75/3.14)=2.2mm,单根铜线太粗不利于绕线而且交流电阻较大,可以选择4根1.2mm或者2根1.5mm并绕。

Dear amonson 团长,您好!

        請問電流波動係數如何確定,是否有公式可計算,謝謝!

小弟QQ:1044959795,煩請救助我這個笨蛋,謝謝!

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Being
LV.1
25
2015-10-15 20:13
@amonson
LVD/(f△I)=Vo/(f*0.4Io)=5V/(65KHz*0.4*30A)=6.41uH LI225.64uH。这就需要增加圈数,但圈数增加导致安匝增加,磁导率进一步降低,所以将初始电感量再设高一些,定为30uH。N=√(30000/157)=13.8,取14圈。再次验算:14*30/6.35=66.14A·T/cm,此时磁导率降低到30%以下,电感量大约为14*14*0.157*30%=9.23uH。△I=5V/(65KHz*9uH)=8.55A,工作磁感应强度B=0.59T左右,△B=0.17T。[图片]铁损53.05*0.0852.06*651.56=222.55mW/cm3,磁环体积为4.15cm3,所以P=0.22255*4.15=0.924W。电流直流分量30A,交流分量8.55A,取8A/mm2的电流密度,需要3.75mm2截面积的铜线。如果选单根铜线,其直径为2*√(3.75/3.14)=2.2mm,单根铜线太粗不利于绕线而且交流电阻较大,可以选择4根1.2mm或者2根1.5mm并绕。

对里面的很多数据的来源不太懂,不过还是解决 了我的问题

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2018-12-28 15:19
@amonson
LVD/(f△I)=Vo/(f*0.4Io)=5V/(65KHz*0.4*30A)=6.41uH LI225.64uH。这就需要增加圈数,但圈数增加导致安匝增加,磁导率进一步降低,所以将初始电感量再设高一些,定为30uH。N=√(30000/157)=13.8,取14圈。再次验算:14*30/6.35=66.14A·T/cm,此时磁导率降低到30%以下,电感量大约为14*14*0.157*30%=9.23uH。△I=5V/(65KHz*9uH)=8.55A,工作磁感应强度B=0.59T左右,△B=0.17T。[图片]铁损53.05*0.0852.06*651.56=222.55mW/cm3,磁环体积为4.15cm3,所以P=0.22255*4.15=0.924W。电流直流分量30A,交流分量8.55A,取8A/mm2的电流密度,需要3.75mm2截面积的铜线。如果选单根铜线,其直径为2*√(3.75/3.14)=2.2mm,单根铜线太粗不利于绕线而且交流电阻较大,可以选择4根1.2mm或者2根1.5mm并绕。

大师。

则磁场强度为45A·T/cm左右

这个是从哪里计算得来的?

还有请教这个表格哪里可以下载到。我们用铁粉芯和铁硅铝找不到相对应的表格以便选取磁环。

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sabrina9988
LV.7
27
2018-12-28 15:20
@amonson
LVD/(f△I)=Vo/(f*0.4Io)=5V/(65KHz*0.4*30A)=6.41uH LI225.64uH。这就需要增加圈数,但圈数增加导致安匝增加,磁导率进一步降低,所以将初始电感量再设高一些,定为30uH。N=√(30000/157)=13.8,取14圈。再次验算:14*30/6.35=66.14A·T/cm,此时磁导率降低到30%以下,电感量大约为14*14*0.157*30%=9.23uH。△I=5V/(65KHz*9uH)=8.55A,工作磁感应强度B=0.59T左右,△B=0.17T。[图片]铁损53.05*0.0852.06*651.56=222.55mW/cm3,磁环体积为4.15cm3,所以P=0.22255*4.15=0.924W。电流直流分量30A,交流分量8.55A,取8A/mm2的电流密度,需要3.75mm2截面积的铜线。如果选单根铜线,其直径为2*√(3.75/3.14)=2.2mm,单根铜线太粗不利于绕线而且交流电阻较大,可以选择4根1.2mm或者2根1.5mm并绕。
学习一下
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