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DC-DC应该如何选用电感

时间:2019-07-11 08:52来源:驰兴科技 作者:admin

有很多做DC-DC的客户在问,要选用哪种电感比较好,既能保持该有的功效,又能防止损坏。首先要了解电感的几个重要参数的含义:电感值L、自谐频率f0、阻值DCR、饱和电流Isat、温升电流Irms。

电感值L:感值越大,储能越强,所需滤波电容也越小。但是感值越大,电流也越小,相对的阻值DCR也会越大,导致DC-DC的效率降低,而且成本也要高些;
自谐频率f0:由于电感中存在的寄生电容,使得电感存在一个自谐振频率。超过这个自谐频率,电感会表现为电容效应,低于这个自谐频率,电感才会表现为电感效应(阻抗随频率增大而增加);
阻值DCR:是指电感的直流抗阻,阻值越高容易造成能量的损耗和降低效率,同时也会导致电感发热;
饱和电流Isat:是指电感值下降30%时所对应的DC电流;
温升电流Irms:是指电感在处于常温状态下,当表面温度上升到40度时的电流为温升电流。

了解了电感几个重要参数的后,那么选用电感应该根据什么依据来进行选择呢,比如说Buck型的DC,根据计算公式:

Lmin=[Vout*(1-Vout/Vinmax)]/Fsw*Irpp
注:Vinmax即maximum input voltage (最大输出电压)
        Vout即output voltage(输入电压)
        Fsw即switching frequency(开关频率)
        Irpp即inductor peak-to-peak ripple current(电感峰值波纹电流)

通常将Irpp控制在50%的输出额定电流Irate。公式变换如下:

Lmin=2*[Vout*(1-Vout/Vinmax)]/Fsw*Irate

对于Boost型DC-DC的Lmin电感计算公式如下:

Lmin=2*[Vinmax*(1-Vinmax/Vout)]/Fsw*Irate

根据电感的精度,计算出有一定裕量的电感值,例如对于20%精度的电感,考虑到5%的设计裕量。则DC-DC所需的电感为L=1.25*Lmin,所以所需的电感为比计算出的电感L稍大的标称电感。

举个例子:有一部使用Buck型DC-DC的手机,其最大输出电压为Vinmax=6V开关频率Fsw=1.2MHz,输出额定电流为Irate=1A,输入电压Vout=1.2V,,那么这个DC-DC所需的电感

Lmin=2*[1.5*(1-1.2/6)]/1.2*1=2uH

那么L=2uH*1.25=3uH,距离3uH最近的一个标称电感为3.3uH,所以DC-DC外部电感选用3.3uH电感。

在给定的标称电感下,考虑以下限制因素最终决定电感的选型。

  1. 电感自谐频率F0需10倍于开关频率Fsw以上;
  2. 饱和电流Isar和温升电流Iems中较低的一个需是DC-DC额定电流输出的1.3倍以上;
  3. DCR越低越好;
  4. 贴片电感比绕线电感损耗要小些;
  5. 带有屏蔽功能的电感可以降低EMI(电磁干扰);
  6. 要考虑所需的体积大小和价格。

在驰兴科技的产品中,APS系列(一体成型)电感就适用于DC-DC上,这系列的电感电流大,饱和电流最大75A,温升电流最大50A,DCR最大不超过0.5欧姆,且带有屏蔽功能的贴片电感,频率覆盖高,环保无铅,性能稳定。

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