【導(dǎo)讀】工程師都明白在進(jìn)行降壓型直流開關(guān)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)時，要考慮很多因素，比如成本、尺寸，還有一個重要的就是電感器的選擇。在選擇電感器時很多時候書本規(guī)定不起作用，得從實(shí)踐出發(fā)，本文就將為大家分享從實(shí)踐出發(fā)如何正確的選取直流開關(guān)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中的電感器？
在進(jìn)行降壓型直流開關(guān)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)時，很多因素決定了電感的選取，比如成本、尺寸等因素都在考慮之列。不少開關(guān)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)手冊中都給出了規(guī)定好的電阻值。但是這些數(shù)據(jù)都是為了實(shí)現(xiàn)某個性能或者應(yīng)用而給出的，并不能適用在不同的狀況中，本篇文章將從尺寸和磁芯的角度出發(fā)，來對DC-DC轉(zhuǎn)換器中的電感器選擇給出建議。
尺寸考慮
表1-評估電感
表1中兩個系列的電感提供不同的磁芯尺寸。它們的外形相似，但是FDV0630系列電感在電路板上要高1mm。較高的高度使得使用較短的銅線成為可能-使用更大的直徑或較少的匝數(shù)，或二者兼具。
0.2mH以及更低的電感表現(xiàn)出很低的效率，因此不考慮更小的電感。較小的電感值還帶來較大的峰值電流，它必須保持低于最低電流限制以防止失穩(wěn)。另一方面，大于1μH的電感也不合適。請注意較大的FDV0630系列電感具有相同的電感值和引腳，但是提供更低的電阻和更高的額定電流。關(guān)于電感磁芯的尺寸、材料和磁導(dǎo)率的詳細(xì)比較本文將不贅述。
磁芯的考慮
Toko公司的FDV系列電感采用鐵粉芯，它們提供更好的溫度穩(wěn)定性并且相對于其他可選磁芯成本更低。其他選擇是鉬坡莫合金粉末（MPP）、氣隙鐵氧體以及鐵硅鋁磁合金（Kool Mm）或高磁通磁環(huán)。鑒于混合鎳、鐵和鉬粉末的成本，MPP通常是最昂貴的選擇，鐵硅鋁磁合金是一種次昂貴的復(fù)合粉末磁芯。在多數(shù)電源中常見的罐形、E和EI形磁芯為氣隙鐵氧體。這些外形可以在必要時提供靈活性和可變性，但是成本更高。高磁通磁環(huán)通常用于濾波電感而不是電源變換電路。
性能評估和效率比較
圖1 降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器評估電路
圖1電路中各種電感的效率比較顯示，在輸出電流低于2A時1μH電感具有最好的效率，在低于3A時0.2μH的效率最低。在電感量相同時，尺寸較大（FDV0630）直流電阻較低的電感，在整個輸出電流范圍內(nèi)可提供0.5%至1%的效率提升。
對于FDV0620系列的0.47mH和1mH電感，可以注意到在2A附近其效率曲線有一個交叉：2A以下1μH電感具有較高的效率，2A以上0.47μH的效率更高。1μH電感所具有的較大串聯(lián)電阻導(dǎo)致了這種效率的差異。
另一種性能折衷可以從電感電流、電感電壓和輸出電壓紋波的典型波形中看出。使用電感量較小的FDV0620-0.47mH產(chǎn)生較高的峰值電流。輸出電壓紋波低于18mV峰峰值，而FDV630-1.0mH電感產(chǎn)生的紋波峰峰值剛超過12mV。峰值電流對輸出電容充電并且提供負(fù)載電流。在電容的ESR上會流入和流出較大的電流，這將產(chǎn)生較高的輸出電壓紋波。如果必要，可以通過使用較大的輸出電容來降低該紋波。
其實(shí)電感器的選擇還受很多因素影響，不僅限于尺寸和磁芯，本篇文章僅對這兩種因素進(jìn)行介紹。
