高頻DC-DC轉換器中的電感器性能
發布時間:2021-10-15 責任編輯:lina
【導讀】隨著開關頻率增加到1 MHz以上,經常會出現電感器性能的問題。雖然可以根據參數數據比較特定電感器的相對優點,但考慮電路應用最為重要。
隨著開關頻率增加到1 MHz以上,經常會出現電感器性能的問題。雖然可以根據參數數據比較特定電感器的相對優點,但考慮電路應用最為重要。
例如,考慮ESR與頻率的關係曲線。在許多情況下,初步觀察表明電阻看起來非常高,例如,高於1 MHz。如此之高,實際上,這將強烈暗示,由於預期的ESR造成的非常高的損耗,該部分不能或不應該在該頻率下使用。但是,已經觀察到,具有此類曲線的零件在實際轉換器中的性能非常好-遠比這些曲線所建議的要好。
考慮以下示例:
假設需要一個轉換器,以0.3 A(1.5 W)的電壓提供5 V的輸出。
假設我們將使用提供10μH的Coilcraft電感器。圖1顯示了該部分的典型ESR與頻率的關係。
如果轉換器以250 kHz的頻率運行,我們可以從圖中看到,包括交流和直流電阻在內的ESR約為0.8歐姆。

對於降壓轉換器,平均電感器電流等於負載電流0.3A。
我們可以計算出電感的損耗:
I2R =(0.3A)2×(0.8q)= 0.072W。
0.072 W÷1.5 W =電感中損失了大約5%的輸出功率。
但是,如果我們在5 MHz下運行相同的轉換器,則從ESR曲線可以看出R介於10歐姆和20歐姆之間。如果我們甚至假設R = 10歐姆,那麼電感器中的功率損耗應為:
I2R =(0.3A)2×(10≤∑)= 0.9W。
0.9 W÷1.5 W =電感器中有60%的輸出功率損耗!
根據這個非常簡單的示例,似乎很明顯,設計人員不應選擇使用這樣的組件。
根據我們的經驗,轉換器實際上可以達到比ESR曲線所預測的更好的性能。
以下解釋說明了為什麼實際性能可能比ESR曲線所預測的要好得多。
圖2顯(xian)示(shi)了(le)一(yi)個(ge)可(ke)能(neng)的(de)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)波(bo)形(xing)的(de)非(fei)常(chang)簡(jian)化(hua)的(de)版(ban)本(ben)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),假(jia)設(she)電(dian)感(gan)器(qi)電(dian)流(liu)是(shi)連(lian)續(xu)的(de),並(bing)且(qie)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)與(yu)平(ping)均(jun)電(dian)流(liu)相(xiang)比(bi)相(xiang)對(dui)較(jiao)小(xiao)。
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