功率电感在M6442工控主板中的应用

在现代工业控制系统中，功率电感是不可或缺的组件之一。它们不仅保证了电路的稳定运行，还提高了整个系统的效率。本文将探讨功率电感在M6442工控主板中的应用以展示其重要性。

 

 功率电感分类

功率电感一般可分为无屏蔽、带磁屏蔽罩、Coating Resin、以及一体成型四种类型，如表1所示。表 1  功率电感的分类

 功率电感主要参数

功率电感的主要参数有电感值、直流电阻、饱和电流、温升电流、以及自谐振频率，如表2所示。表 2  功率电感的主要参数

 功率电感基本作用

功率电感主要用于滤波、能量存储和转换、限制电流以及抑制电磁干扰。在工控主板中，这些功能尤为重要，因为它们直接影响到系统的稳定性和效率。1. 滤波功能

在常见的BUCK电源电路中，功率电感可通过下式来实现滤波功能：

其中，L(f)是电感值，Vin是输入电压，Vout是输出电压，f是开关频率，ΔI是纹波电流。通过调整电感值可有效地滤除噪声，保证输出电压的稳定。

 

2. 能量存储与转换

在开关电源中，功率电感可存储能量并在需要时释放，其能量转换过程可通过下式描述：

其中，E 是电感储存的能量，L是电感值，I是任意时刻流过电感的电流。这一过程对于实现高效能量转换至关重要。

 

3. 限流与保护

功率电感还能限制电流的突变，防止电流过大毁坏负载。电感的限流作用可用下式表示：

其中，I(t)是某一时刻t流过电感的电流，V是电感两端的电压，L是电感值。通过将电感连接到电路中，特别是在电流变化较大的情况下，可有效地限制电流的快速变化，从而起到类似保险丝的作用。

工控主板作为工业自动化设备中的关键硬件，承载着电源和数据两大流量，由于处理器在工控主板运行中起着至关重要的作用，因此主板供电部分设计的优劣，直接影响到整个工业控制系统工作的稳定性和安全性。

因此，ZLG致远电子精心推出M6442工控主板，该主板搭配M64xx核心板来使用，并提供1个M.2接口以实现5G功能、1个SIM卡座、3路千兆以太网接口、1路调试接口、1路CAN接口、1路RS232接口、1路RS485接口、1路GPMC接口、1路扩展IO接口（包含4路PWM、8路ADC、4路SPI、3路UART、3路I2C、8路GPIO）、1个TF卡座、1个JTAG座。M6442工控主板既可满足M64xx核心板的接口评估，也可直接用于PLC、电机驱动器、工业网关、远程监控、工厂自动化等应用场合。

品质好的功率电感一般采用高导磁率、不易饱和的磁芯，因此不需很多的绕线圈数即可得到足够的磁通量。M6442工控主板的一级5V电源供电和二级CPU各路电源供电，由DCDC以及多个陶瓷电容和高品质电感组成，能为处理器及其外设提供10～20W的电能，如图1所示。

图 1  M6442工控主板中功率电感的位置示意图

 

后续的文章我们将针对DCDC电源电路中的功率电感如何选型以及相关设计经验进行讨论，敬请留意。