恒流源周边元器件的选择方法
为了获得最佳的效率,应选用铁氧体磁芯电感器。应选择一个能够在不引起饱和的情况下处理必须的峰值电流的电感器,确保该电感铜线低的DCR(铜线电阻)。以便减小I2R功耗。切记电感铜线绝缘层耐不了160度或长时间高温温度环境,SMT有时也会有影响,会使得电感感值发生严重变化,要仔细了解供应商产品温度忍耐限度要求。
EMC电感选择:
EMC电感用在输入和输出过滤器可以用来减少传导干扰,用于低于EMC标准的限制设计。所有的电感器都需要铁粉磁心而非铁氧体。在它饱和前,可以处理更大电流,需要依据负载选择合适的电流值。
制作滤波电感,选用何种磁心材料,除了必须注意防止磁心饱和问题外,还必须考虑到磁心的恒磁导特性。需要指出,有些设计人员往往只注意电感量的指标,选择磁导率高的材料,以减少线圈的匝数,而对于电感额定电流较大时,电感量是否减少,减少到什么程度,会不会达到饱和,考虑较小。这是应该注意避免的。
由于铁粉心具有饱和磁通密度高,恒磁导特性好,价格便宜,而得到了广泛应用。
输出电容器件选择:
输出可同时使用输出电容以达到目标频率和电流的精确控制。电容能在整个输入电压范围内减小频率,一个小的 4.7μF 的电容就能显著减小频率。电流的调整也能因为电容值的增加而得到改善。从下面图片可以很容易看到,图上存在一个拐点,再增加电容值,对操作频率和输出电流的调整影响不大。
增加输出电容(COUT),从本质上来说,是增加了输出级所能储存的能量,也就意味着能供应电流的时间加长了。因此通过减慢负载的di/dt 瞬变,频率显著减小。有了输出电容(COUT)之后,电感的电流将不再和负载上看到的电流保持一致。电感电流仍将是完美的三角形的形状,负载电流有相同的趋势,只不过所有尖锐的拐角都变得圆滑了,所有的峰值明显减小,如下图所示。
应用设计在输出端上采用低ESR(等效串联电阻)陶瓷电容器,以最大限度的减小输出波纹。采用X5R或X7R型材料电介质,这是与其它电介质相比,这些材料能在较宽的电压和温度范围内维持其容量不变。对于大多数高的电流设计,采用一个4.7至10uF输出电容就足够了。具有较低输出电流的转换器只需要采用一个1至2.2uF的输出电容器。
输入电容器的选择:
一般在驱动IC输入设置一颗电容,主要是解决线路开关频率对供电部分的EMI问题。有时大家会误认为是电源滤波而设置,事实并非这样。因其整流二极管广泛使用,价格变得非常低廉而稳定,集成到IC内部没有成本优势,所以大多将整流滤波部分不予整体考虑。
如果采用电解电容提供了附加的旁路或输入电源阻抗很低,则采用一颗较小的价格低的Y5V电容器也会有很好的效果。一般恒流器件会有非常快的上升和下降时间的脉冲从输入电源吸收电流。输入电容器未了减小输入端的合成电压纹波,并强制该开关电流进入一个严密的本机环路,从而最大限度的减低EMI。输入电容在开关频率条件下必须具有低阻抗,以高效的完成这项工作,而且,它必须具有一个足够的额定纹波电流。通常纹波电流不会大于负载电流的1/2倍。
陶瓷电容器小尺寸和低阻抗(低的等效串联电阻或ESR)特征而成为优选方案。低的ESR产生了非常低的电压纹波,与数值相同的其它电容器类型相比,陶瓷电容器能够处理更大的波纹电流。应选用X5R或X7R型介质陶瓷电容器。可以选用参考值多于1/3容值的电解电容器代替,但是体积和寿命等因数并不是很合适与LED匹配。钽电容会因浪涌电流过大易出现故障,也不建议在此使用。
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