如何正確選擇DC-DC電感?
DC-DC外圍電感選型需要考慮以下幾個(gè)參數(shù):
電感量L
L越大,儲(chǔ)能能力越強(qiáng),紋波越小,所需的濾波電容也就越小。但是L越大,通常要求電感尺寸也會(huì)變大,DCR增加。導(dǎo)致DCDC效率低,相應(yīng)的電感成本也會(huì)增加。
自諧振頻率f0
由于電感中存在寄生電容,使得電感存在一個(gè)自諧振頻率。超過此f0時(shí),電感表現(xiàn)為容性效應(yīng),低于f0,電感才表現(xiàn)為感性(阻抗隨頻率增大而增大)
內(nèi)阻DCR
電感的直流電阻DCR,該內(nèi)阻造成I2*R的能量消耗,一方面造成DCDC效率低,同時(shí)也是導(dǎo)致電感發(fā)熱的主要原因。
飽和電流Isat
電感量下降30%時(shí)對應(yīng)的DC電流值。
有效電流Irms
電感表面溫度上升到40度時(shí)的等效電流值
DCDC電感選型步驟:
1、根據(jù)DCDC輸入輸出特性計(jì)算所需最小電感量
對于BUCK型DCDC,計(jì)算公式如下
Lmin=[Vout*(1-Vout/Vinmax)]/Fsw*Irpp
其中,Vinmax最大輸入電壓,Vout輸出電壓,F(xiàn)sw開關(guān)頻率,Irpp電感文波電流峰峰值
通常將Irpp控制在50%的輸出額定電流Irate。則上述公式變化如下:
Lmin=2*[Vout*(1-Vout/Vinmax)]/Fsw*Irate
對于BOOST型DCDC的Lmin電感計(jì)算如下:
Lmin=2*[Vinmax*(1-Vinmax/Vout)]/Fsw*Irate
2、根據(jù)電感的精度,計(jì)算出有一定余量的電感值,例如對于20%精度的電感,考慮到5%的設(shè)計(jì)裕量,則DCDC所需電感量為L=1.25*Lmin
3、確定我們所需的電感量比計(jì)算出的電感L稍大的標(biāo)稱電感
例如,Vinmax=4.2V,開關(guān)頻率Fsw=1.2MHz,輸出電流Irate=0.5A,輸出電壓Vout=1.2V
所需最小電感量為Lmin=2*[1.2*(1-1.2/4.2)]/(1.2*0.5)=2.85uH,L=2.86*1.25uH=3.57uH
距離3.57uH最近的一個(gè)標(biāo)稱電感為4.7uH,所以DCDC外部電感選用4.7uH電感
4、再給定的標(biāo)稱電感下,考慮以下限制因素最終決定電感的選型。
A、電感自諧振頻率f0需10倍于開關(guān)頻率Fsw以上;
B、飽和電流Isat和有效電流Irms中較低的一個(gè)需是DCDC額定電流輸出Irate的1.3倍以上;
C、DCR越低越好;
D、疊層電感比繞線電感好(損耗?。?;
E、帶屏蔽的電感比不帶屏蔽的電感好(改善EMI)
另外,電感的成本和體積也需要權(quán)衡的。
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