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DC-DC外围电感选型需要考虑以下几个参数:
电感量L
L越大,储能能力越强,纹波越小,所需的滤波电容也就越小。但是L越大,通常要求电感尺寸也会变大,DCR增加。导致DCDC效率低,相应的电感成本也会增加。
自谐振频率f0
由于电感中存在寄生电容,使得电感存在一个自谐振频率。超过此f0时,电感表现为容性效应,低于f0,电感才表现为感性(阻抗随频率增大而增大)
内阻DCR
电感的直流电阻DCR,该内阻造成I2*R的能量消耗,一方面造成DCDC效率低,同时也是导致电感发热的主要原因。
饱和电流Isat
电感量下降30%时对应的DC电流值。
有效电流Irms
电感表面温度上升到40度时的等效电流值
DCDC电感选型步骤:
1、根据DCDC输入输出特性计算所需最小电感量
对于BUCK型DCDC,计算公式如下
Lmin=[Vout*(1-Vout/Vinmax)]/Fsw*Irpp
其中,Vinmax最大输入电压,Vout输出电压,Fsw开关频率,Irpp电感文波电流峰峰值
通常将Irpp控制在50%的输出额定电流Irate。则上述公式变化如下:
Lmin=2*[Vout*(1-Vout/Vinmax)]/Fsw*Irate
对于BOOST型DCDC的Lmin电感计算如下:
Lmin=2*[Vinmax*(1-Vinmax/Vout)]/Fsw*Irate
2、根据电感的精度,计算出有一定余量的电感值,例如对于20%精度的电感,考虑到5%的设计裕量,则DCDC所需电感量为L=1.25*Lmin
3、确定我们所需的电感量比计算出的电感L稍大的标称电感
例如,Vinmax=4.2V,开关频率Fsw=1.2MHz,输出电流Irate=0.5A,输出电压Vout=1.2V
所需最小电感量为Lmin=2*[1.2*(1-1.2/4.2)]/(1.2*0.5)=2.85uH,L=2.86*1.25uH=3.57uH
距离3.57uH最近的一个标称电感为4.7uH,所以DCDC外部电感选用4.7uH电感
4、再给定的标称电感下,考虑以下限制因素最终决定电感的选型。
A、电感自谐振频率f0需10倍于开关频率Fsw以上;
B、饱和电流Isat和有效电流Irms中较低的一个需是DCDC额定电流输出Irate的1.3倍以上;
C、DCR越低越好;
D、叠层电感比绕线电感好(损耗小);
E、带屏蔽的电感比不带屏蔽的电感好(改善EMI)
另外,电感的成本和体积也需要权衡的。
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