怎样为DC-DC转换器选择电感

时间：2019-07-30 09:27:51

关键字：共振电源技术解析纹波电流

[导读]大多数DC-DC转换器的应用对电感公差没有特别严格的要求。对于大多数元件来说，选择标准公差的产品合乎成本效益，并且能够满足绝大多数转换器的要求。表1的电感公差为±20%，该公差适用于大多数转换器。

DC-DC转换器的使用越来越普遍了。由于电子系统越来越小型化、移动化、复杂化并且越来越受欢迎，功率要求也就变得多样化了。可用的电池电压、要求的工作电压、尺寸和形状要求不断地在改变，这就使设备设计人员需要不停地寻找新的办法来解决功率转换问题。产品所提出的要求往往需要通过改进性能和缩小尺寸来满足，因此优化就变得非常重要。对于功率转换，并非所有应用都能采用“一体适用”。例如，许多实际应用中都需要采用像图1这样的薄型元件。

图1：设计轻薄的转换器需要使用薄形电感

除了转换器批量采购的市场正在增长外，许多电路设计人员现在还会自行设计DC-DC转换电路，而非依赖电源专业公司，因而更多的电路设计人员可以自己选择元件。基本的DC-DC转换电路是非常成熟的技术，依然在缓慢地发展，因此专业作者可以编写出实用的辅助设计资料，设备设计人员则可以借助这些材料设计出自己的转换器。一些易于获取的软件也可以简化这些设计的过程1。

在确定电路拓扑后，设计的关键任务之一是选择元件。很多电路设计程序可以列出所要求的元件参数值，此时设计人员要从确定所需的电感值开始，最终从可用范围中选择一种元件来执行工作。用于DC-DC转换器的电感有各种各样的形状和尺寸，图2和图3所示为其中的两种。为了对比不同的类型并选择对具体应用而言合适的元件，设计人员必须正确地理解为这些电感公布的规格。

图2：用扁平线绕制的E形铁芯电感

图3：采用坚固结构的磁屏蔽型模压电感，用于高密度电路

DC-DC转换器要求

简而言之，DC-DC转换器的功能就是在给定的输入电压下提供稳定的直流输出电压。要在不超出给定的负载电流范围和/或输入电压范围的前提下调节直流输出电压，通常都需要使用转换器。理想情况下，直流输出是“纯净”的，即纹波电流或纹波电压控制在规定水平之内。此外，将功率从电源传输到负载的过程也必须实现规定的效率级别。要实现这些目标，功率电感的选择是一个重要的步骤。

功率电感参数

电感性能可以用几个数字来说明。表1一份典型的电感数据表，这些数据描述了一个用于DC-DC转换器中的表面贴装功率电感。

表1：典型电感目录的摘录2

a、电感值在1MHz、0.1Vrms下测得

b、Isat为电感值下降30%时的典型值

c、Irms为引起40℃温升时的典型值

d、所有参数均在25℃下测得

定义

L—电感值：电感的主要功能参数，通过转换器设计公式计算得出，用以确定电感处理输出功率和控制纹波电流的能力。

DCR—直流电阻：元件的电阻，取决于所使用的绕线铜线的长度和直径。

SRF—自谐频率：电感线圈的电感值与其分布电容产生共振的频率点。

Isat—饱和电流：通过电感时导致铁芯饱和，致使电感值下降的电流。