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高频DC-DC转换器中的电感器性能


品慧电子讯随着开关频率增加到1 MHz以上,经常会出现电感器性能的问题。虽然可以根据参数数据比较特定电感器的相对优点,但考虑电路应用最为重要。

随着开关频率增加到1 MHz以上,经常会出现电感器性能的问题。虽然可以根据参数数据比较特定电感器的相对优点,但考虑电路应用最为重要。


例如,考虑ESR与频率的关系曲线。在许多情况下,初步观察表明电阻看起来非常高,例如,高于1 MHz。如此之高,实际上,这将强烈暗示,由于预期的ESR造成的非常高的损耗,该部分不能或不应该在该频率下使用。但是,已经观察到,具有此类曲线的零件在实际转换器中的性能非常好-远比这些曲线所建议的要好。


考虑以下示例:


假设需要一个转换器,以0.3 A(1.5 W)的电压提供5 V的输出。


假设我们将使用提供10μH的Coilcraft电感器。图1显示了该部分的典型ESR与频率的关系。


如果转换器以250 kHz的频率运行,我们可以从图中看到,包括交流和直流电阻在内的ESR约为0.8欧姆。


高频DC-DC转换器中的电感器性能


对于降压转换器,平均电感器电流等于负载电流0.3A。


我们可以计算出电感的损耗:


I2R =(0.3A)2×(0.8q)= 0.072W。


0.072 W÷1.5 W =电感中损失了大约5%的输出功率。


但是,如果我们在5 MHz下运行相同的转换器,则从ESR曲线可以看出R介于10欧姆和20欧姆之间。如果我们甚至假设R = 10欧姆,那么电感器中的功率损耗应为:


I2R =(0.3A)2×(10≤∑)= 0.9W。


0.9 W÷1.5 W =电感器中有60%的输出功率损耗!


根据这个非常简单的示例,似乎很明显,设计人员不应选择使用这样的组件。


根据我们的经验,转换器实际上可以达到比ESR曲线所预测的更好的性能。


以下解释说明了为什么实际性能可能比ESR曲线所预测的要好得多。


图2显示了一个可能的降压转换器波形的非常简化的版本。在这种情况下,假设电感器电流是连续的,并且纹波电流与平均电流相比相对较小。


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