要選擇合適的電感，就需要充分了解電感性能，以及想要達到的內(nèi)部電路性能是以怎樣的方式與供應商數(shù)據(jù)表中的信息相關聯(lián)的。此文為經(jīng)驗豐富的功率轉換專家和非專業(yè)人員講解電感目錄和電感的重要規(guī)格。
介紹
DC-DC轉換器的使用越來越普遍了。由于電子系統(tǒng)越來越小型化、移動化、復雜化并且越來越受歡迎，功率要求也就變得多樣化了?？捎玫碾姵仉妷?、要求的工作電壓、尺寸和形狀要求不斷地在改變，這就使設備設計人員需要不停地尋找新的辦法來解決功率轉換問題。產(chǎn)品所提出的要求往往需要通過改進性能和縮小尺寸來滿足，因此優(yōu)化就變得非常重要。對于功率轉換，并非所有應用都能采用“一體適用”。例如，許多實際應用中都需要采用像圖1這樣的薄型元件。
圖1：設計輕薄的轉換器需要使用薄形電感
除了轉換器批量采購的市場正在增長外，許多電路設計人員現(xiàn)在還會自行設計DC-DC轉換電路，而非依賴電源專業(yè)公司，因而更多的電路設計人員可以自己選擇元件?；镜腄C-DC轉換電路是非常成熟的技術，依然在緩慢地發(fā)展，因此專業(yè)作者可以編寫出實用的輔助設計資料，設備設計人員則可以借助這些材料設計出自己的轉換器。一些易于獲取的軟件也可以簡化這些設計的過程1。
在確定電路拓撲后，設計的關鍵任務之一是選擇元件。很多電路設計程序可以列出所要求的元件參數(shù)值，此時設計人員要從確定所需的電感值開始，最終從可用范圍中選擇一種元件來執(zhí)行工作。用于DC-DC轉換器的電感有各種各樣的形狀和尺寸，圖2和圖3所示為其中的兩種。為了對比不同的類型并選擇對具體應用而言合適的元件，設計人員必須正確地理解為這些電感公布的規(guī)格。
圖2：用扁平線繞制的E形鐵芯電感
圖3：采用堅固結構的磁屏蔽型模壓電感，用于高密度電路
DC-DC轉換器要求
簡而言之，DC-DC轉換器的功能就是在給定的輸入電壓下提供穩(wěn)定的直流輸出電壓。要在不超出給定的負載電流范圍和/或輸入電壓范圍的前提下調(diào)節(jié)直流輸出電壓，通常都需要使用轉換器。理想情況下，直流輸出是“純凈”的，即紋波電流或紋波電壓控制在規(guī)定水平之內(nèi)。此外，將功率從電源傳輸?shù)截撦d的過程也必須實現(xiàn)規(guī)定的效率級別。要實現(xiàn)這些目標，功率電感的選擇是一個重要的步驟。
功率電感參數(shù)
電感性能可以用幾個數(shù)字來說明。表1一份典型的電感數(shù)據(jù)表，這些數(shù)據(jù)描述了一個用于DC-DC轉換器中的表面貼裝功率電感。
表1：典型電感目錄的摘錄2
a、電感值在1MHz、0.1Vrms下測得
b、Isat為電感值下降30%時的典型值
c、Irms為引起40℃溫升時的典型值
d、所有參數(shù)均在25℃下測得
定義
L—電感值：電感的主要功能參數(shù)，通過轉換器設計公式計算得出，用以確定電感處理輸出功率和控制紋波電流的能力。
DCR—直流電阻：元件的電阻，取決于所使用的繞線銅線的長度和直徑。
SRF—自諧頻率：電感線圈的電感值與其分布電容產(chǎn)生共振的頻率點。
Isat—飽和電流：通過電感時導致鐵芯飽和，致使電感值下降的電流。
Irms—均方根電流：連續(xù)地通過電感，引起允許的最大溫升的電流。
要正確地使用額定值就必須理解它們是如何得來的。由于數(shù)據(jù)表不可能顯示所有工作條件下的性能，因而就有必要了解額定值在不同的工作條件下是如何變化的。
電感值(L)
電感值是實現(xiàn)所需電路功能的主要參數(shù)，也是大多數(shù)設計過程中第一個要計算的參數(shù)。該值是以提供一定的最小能量存儲量(或伏特-微秒容量)并減少輸出電流紋波為標準來計算的。如果使用的電感值小于計算結果，會增加直流輸出的交流紋波。使用太大或太小的電感值都可能迫使轉換器在連續(xù)與非連續(xù)運行模式之間變化。
公差
大多數(shù)DC-DC轉換器的應用對電感公差沒有特別嚴格的要求。對于大多數(shù)元件來說，選擇標準公差的產(chǎn)品合乎成本效益，并且能夠滿足絕大多數(shù)轉換器的要求。表1的電感公差為±20%，該公差適用于大多數(shù)轉換器。
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