在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，功率電感是不可或缺的組件之一。它們不僅保證了電路的穩(wěn)定運(yùn)行，還提高了整個系統(tǒng)的效率。本文將探討功率電感在M6442工控主板中的應(yīng)用以展示其重要性。

?功率電感分類

功率電感一般可分為無屏蔽、帶磁屏蔽罩、Coating Resin、以及一體成型四種類型，如表1所示。表1功率電感的分類

?功率電感主要參數(shù)

功率電感的主要參數(shù)有電感值、直流電阻、飽和電流、溫升電流、以及自諧振頻率，如表2所示。表2功率電感的主要參數(shù)

?功率電感基本作用

功率電感主要用于濾波、能量存儲和轉(zhuǎn)換、限制電流以及抑制電磁干擾。在工控主板中，這些功能尤為重要，因為它們直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。1. 濾波功能

在常見的BUCK電源電路中，功率電感可通過下式來實現(xiàn)濾波功能：

其中，L(f)是電感值，Vin是輸入電壓，Vout是輸出電壓，f是開關(guān)頻率，ΔI是紋波電流。通過調(diào)整電感值可有效地濾除噪聲，保證輸出電壓的穩(wěn)定。

2. 能量存儲與轉(zhuǎn)換

在開關(guān)電源中，功率電感可存儲能量并在需要時釋放，其能量轉(zhuǎn)換過程可通過下式描述：

其中，E 是電感儲存的能量，L是電感值，I是任意時刻流過電感的電流。這一過程對于實現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。

3. 限流與保護(hù)

功率電感還能限制電流的突變，防止電流過大毀壞負(fù)載。電感的限流作用可用下式表示：

其中，I(t)是某一時刻t流過電感的電流，V是電感兩端的電壓，L是電感值。通過將電感連接到電路中，特別是在電流變化較大的情況下，可有效地限制電流的快速變化，從而起到類似保險絲的作用。

工控主板作為工業(yè)自動化設(shè)備中的關(guān)鍵硬件，承載著電源和數(shù)據(jù)兩大流量，由于處理器在工控主板運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用，因此主板供電部分設(shè)計的優(yōu)劣，直接影響到整個工業(yè)控制系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和安全性。

因此，ZLG致遠(yuǎn)電子精心推出M6442工控主板，該主板搭配M64xx核心板來使用，并提供1個M.2接口以實現(xiàn)5G功能、1個SIM卡座、3路千兆以太網(wǎng)接口、1路調(diào)試接口、1路CAN接口、1路RS232接口、1路RS485接口、1路GPMC接口、1路擴(kuò)展IO接口（包含4路PWM、8路ADC、4路SPI、3路UART、3路I2C、8路GPIO）、1個TF卡座、1個JTAG座。M6442工控主板既可滿足M64xx核心板的接口評估，也可直接用于PLC、電機(jī)驅(qū)動器、工業(yè)網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、工廠自動化等應(yīng)用場合。

品質(zhì)好的功率電感一般采用高導(dǎo)磁率、不易飽和的磁芯，因此不需很多的繞線圈數(shù)即可得到足夠的磁通量。M6442工控主板的一級5V電源供電和二級CPU各路電源供電，由DCDC以及多個陶瓷電容和高品質(zhì)電感組成，能為處理器及其外設(shè)提供10～20W的電能，如圖1所示。

圖1M6442工控主板中功率電感的位置示意圖

后續(xù)的文章我們將針對DCDC電源電路中的功率電感如何選型以及相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗進(jìn)行討論，敬請留意。