DC_DC電感選型指南
直流DC 震蕩,射頻**選工字型繞線電感,層疊電感優點是可以做的小;下面是DC升壓輸出的電感選型摘錄的一段英文:
inductor specifications, DC resistance, saturation current and core loss. Low DC resistance has better
power efficiency. Also, it avoid inductor saturation which w ill cause circuit system unstable and
lower core loss at 1 MHz.
一:電感主要參數意義
DC-DC外圍電感選型需要考慮以下幾個參數:電感量L,自諧頻率f0,內阻DCR,飽和電流Isat,有效電流Irms。
電感量L:L越大,儲能能力越強,紋波越小,所需的濾波電容也就小。但是L越大,通常要求電感尺寸也會變大,DCR增加。導致DC-DC效率降低。相應的電感成本也會增加。
自諧頻率f0:由于電感中存在寄生電容,使得電感存在一個自諧振頻率。超過此F0是,電感表現為電容效應,低于此F0,電感才表現為電感效應(阻抗隨頻率增大而增加)。
內阻DCR:指電感的直流阻抗。該內阻造成I2R的能量損耗,一方面造成DC-DC降低效率,同時也是導致電感發熱的主要原因。
飽和電流Isat:通常指電感量下降30%時對應的DC電流值。
有效電流Irms:通常指是電感表面溫度上升到40度時的等效電流值。
二:DC-DC電感選型步驟
1, 根據DC-DC的輸入輸出特性計算所需的***小電感量。
對于Buck型DC-DC,計算公式如下
Lmin=【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/ (Fsw*Irpp)
其中:Vinmax = maximum input voltage
Vout = output voltage
fsw = switching frequency
Irpp = inductor peak-to-peak ripple current
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DC—DC的Lmin電感計算公式如下:
Lmin=2*【Vinmax*(1-Vinmax/Vout)】/Fsw*Irate
2, 根據電感的精度,計算出有一定裕量的電感值例如:對于20%精度的電感,考慮到5%的設計裕量。則Dc-DC所需的電感為L=1.25*Lmin
3, 確定我們所需的電感為比計算出的電感L稍大的標稱電感
例如:有一手機使用Buck型DC-DC,其輸入為電池Vinmax= =4.2V,開關頻率Fsw=1.2MHZ,輸出電流Irate=500mA,輸出電源Vout=1.2V
則其DC-DC所需的電感Lmin= [2*1.2*(1-1.2/4.2)]/(1.2*0.5)uH=2.85uH
L=2.86uH*1.25=3.57uH.
距離3.57uH***近的一個標稱電感為4.7uH,所以DC-DC外部電感選用4.7uH電感。
4, 在給定的的標稱電感下,考慮以下限制因素***終決定電感的選型。
1),電感自諧頻率f0需10倍于開關頻率Fsw以上。
2), 飽和電流Isat和有效電流Irms中較低的一個需是DC-DC額定電流輸出Irate的1.3倍以上。
3), DCR越低越好
4),疊層電感比繞線電感好(損耗小)
5),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是需要權衡的。
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inductor specifications, DC resistance, saturation current and core loss. Low DC resistance has better
power efficiency. Also, it avoid inductor saturation which w ill cause circuit system unstable and
lower core loss at 1 MHz.