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电感选择对DC-DC转换器性能的折衷

作者:时间:2013-06-05来源:网络

该评估板(图1)包含有一个0.47uH电感,可以同时提供较高的效率和快速负载暂态响应。较低的电感值导致较低的效率,较大的电感以暂态响应为代价提供更高的效率。本文中讨论的其他电感(表1)经过选择可以与评估板的PCB封装相匹配,并且能以最小的改动(如果需要)来配合评估板的电路。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175118.htm

尺寸考虑

表1中两个系列的电感提供不同的磁芯尺寸。它们的引脚相同,但是FDV0630系列电感在电路板上要高1mm。较高的高度使得使用较短的铜线成为可能—使用更大的直径或较少的匝数,或二者兼具。

0.2uH以及更低的电感表现出很低的效率,因此更小的电感未予考虑。较小的电感值还带来较大的峰值电流,它必须保持低于MAX8646的最低电流限制以防止失稳。另一方面,大于1uH的电感也不合适。评估0.47uH和1uH的电感值将使得这些折衷更加清楚。请注意较大的FDV0630系列电感具有相同的电感值和引脚,但是提供更低的电阻和更高的额定电流。关于电感磁芯的尺寸、材料和磁导率的详细比较超出了本文的讨论范围,但是电感制造商可以提供很多相关主题的文章。

磁芯的考虑

Toko公司的FDV系列电感采用铁粉芯,它们提供更好的温度稳定性并且相对于其他可选磁芯成本更低。其他选择是钼坡莫合金粉末(MPP)、气隙铁氧体以及(例如)铁硅铝磁合金(Kool Muu)或高磁通磁环。鉴于混合镍、铁和钼粉末的成本,MPP通常是最昂贵的选择。铁硅铝磁合金(Kool Mu)是一种次昂贵的复合粉末磁芯。在多数电源中常见的罐形、E和EI形磁芯为气隙铁氧体。这些外形可以在必要时提供灵活性和可变性,但是成本更高。高磁通磁环通常用于滤波电感而不是电源变换电路。关于电感的更多信息,可以参考:http://www.dzsc.com/product/infomation/318449/2012913153315960.html

性能评估和效率比较

图1电路中各种电感的效率比较(图2)显示,在输出电流低于2A时1uH电感具有最好的效率,在低于3A时0.2uH的效率最低。在电感量相同时,尺寸较大(FDV0630)直流电阻较低的电感在整个输出电流范围内可提供0.5%至1%的效率提升。

对于FDV0620系列的0.47uH和1uH电感,可以注意到在2A附近其效率曲线有一个交叉:2A以下1uH电感具有较高的效率,2A以上0.47uH的效率更高。1uH电感所具有的较大串联电阻导致了这种效率的差异。

开关波形的比较

另一种性能折衷(图3和图4)可以在电感电流、电感电压(引脚14至引脚16)和输出电压纹波的典型波形中看到。图3使用电感量较小的FDV0620-0.47uH电感产生较高的峰值电流。输出电压纹波低于18mV峰峰值,而FDV630-1.0uH电感(图4)产生的纹波峰峰值刚超过12mV。峰值电流对输出电容充电并且提供负载电流。在电容的ESR上会流入和流出较大的电流,这将产生较高的输出电压纹波。如果必要,可以通过使用较大的输出电容来降低该纹波。

负载暂态的比较

不同的电感提供不同的负载暂态响应(IC和补偿网络同样对该响应有贡献)。MAX8646 IC需要外部补偿,但是其他开关IC包含内部补偿,它们通常指定允许的电感值范围。从另一方讲,外部补偿允许设计更加灵活。

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关键词: 稳压器 功率

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