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如何为DC-DC选择适合的电感和电容

作者: 时间:2012-12-16 来源:网络 收藏
可以注意到在2A附近其效率曲线有一个交叉:2A以下1μH具有较高的效率,2A以上0.47μH的效率更高。1μH所具有的较大串联电阻导致了这种效率的差异。

  另一种性能折衷可以从电流、电感电压和输出电压纹波的典型波形中看出。使用电感量较小的FDV0620-0.47mH产生较高的峰值电流。输出电压纹波低于18mV峰峰值,而FDV630-1.0mH电感产生的纹波峰峰值刚超过12mV。峰值电流对输出充电并且提供负载电流。在的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需要外部补偿,但是其他开关稳压器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。

  图2和图3给出了图1所示电路在从2A至5A再返回至2A的负载阶跃时FDV0620-0.47μH和FDV0620-1μH电感的负载暂态响应,在图3中,外部补偿经过调整以配合1mH电感值。参考图1,改变了以下三个元件来达到该目的:C10 = 1000pF,R4 = 5900W,R6 = 316W。请注意图2中的输出电压过冲要低于图3。对于具有相同电感量的DV0620和FDV0630系列,测量到的响应相同。
工作原理

  在描述了电感选择的测量结果之后,我们现在概括其工作原理。下面的等式忽略真实电感的寄生特性,但是它仍可为电感的工作原理提供良好的理解:

  图2:图1电路使用FDV0620系列的0.47μF电感工作在3.3V输入,1.8V输出,2A-5A输出电流时的负载暂态。

  高边MOSFET在电感充电期间(tON)导通,将电感连接至输入电源电压。在确定电感值以后,可以用tON = DT替换dt,用(VIN-VOUT)替换V,然后计算DI (即di)。表2给出了图1所示电路中DI与本文所讨论的电感之间的对应关系。图1中电路满足表2参数的条件是VIN= 3.3V,VOUT = 1.8V,DT=D*T,其中D为占空比(VOUT/VIN),T为开关周期(1/fS)。

  di/dt(DI/DT)的中值等于IOUT,因此峰值电流等于IOUT加DI/2。可以看到在负载电流相同时较小的电感将导致较大的峰值电流。

  直流电阻

  IC和电感的功率损耗可以从效率曲线得到。对于FDV0620-0.47mH,输出电流取1A时效率为92.5%,输出功率为1A乘以1.8V即1.8W,因此输入功率为1.8/0.925 = 1.946W。总损耗为PIN -POUT = 0.146W。主要的功率损耗来自电感直流电阻、MOSFET RDS(ON) (导通电阻)以及开关损耗。IOUT 2*DCR(直流电阻)等于电感的功率损耗。

  FDV0620-0.47uH在1A输出电流时的DCR损耗为8.3mW,占总损耗的5.7%。在IOUT= 4A,PIN = 8.1W,POUT = 7.2W (效率= PIN/POUT = 88.9%)时,总损耗为PIN- POUT = 0.9W;FDV0620-0.47uH在4A时DCR损耗为132.8mW,占总损耗的14.7%。IOUT《 sup》2的结果是在较大输出电流时DCR损耗更大。

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关键词: DC-DC 电感 电容

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