电感参数对DC/DC变换器性能的影响
1 引言关于电感参数对DC/DC变换器性能的影响以及为使DC/DC变换器达到最佳综合性能指标应该怎样选择电感器,我们以图1所示之基于Max8646模块的电路为参考进行分析,并以表1所列出的两个系列的五款电感器的参数供给选用。在图1中,选用了一个0.47μF的电感器,此电感值可同时提高电路的工作效率和快速负载暂态响应。从图1电路检测的结果可以发现,较低的电感值其工作效率也较低,较大的电感值则将以牺牲暂态响应速度为代价提供更高的工作效率。另外,在表1所提供的电感器系列中进行选择,是因为它可以与图1电路的PCB封装相匹配,不必进行较大的改动。
2 电感器结构参数的考虑a.尺寸的考虑表1所列两个系列的电感器具有不同尺寸的磁柱,FOV0630系列电感器在PCB安装板上要高出FDV0620系列电感器1mm,但两者的引脚部分相同。较高的磁心高度可以使线圈所用铜导线的尺寸缩短成为可能,或者增大磁心尺寸使得线圈匝数减少。 若选用0.20μH或其以下的电感器,则变换器的工作效率会很低;同时,较小的电感值会导致较大的峰值电流。它必须保持低于MAX8646所规定的最低电流限制,以防止工作失稳。另外,选用大于1μH的电感值也不合适,经试验检测发现,折衷选用0.47μH的电感值可以获得良好综合性能,尤其可以提供更低的电阻值和更高的额定电流。 b.磁心的考虑TOKO公司的FDV系列电感器采用的是铁粉心,因为它们具有良好的温度稳定性,并且,相对于其它可被选用的磁心则成本较低。其它可被选用的磁心用材料有钼坡莫合金粉末(MPP)、铁氧体(磁心带气隙)以及铁硅铝软磁合金 (Kool Mu)或高磁通磁环。在这些材料中,MPP因采用了镍、钼粉末,故其价格最昂贵,而铁硅铝软磁合金则是次昂贵的磁性材料。所以,在多数电源中所用的电感元件磁心是罐形、E和EI形的带气隙铁氧体材料磁心。这类形状的磁心结构具有良好的灵活性和可变性,然而,其成本较高。图2所示为图1电路使用不同电感器工作时的效率与输出电流的对应关系曲线。其比较显示,在输出电流小于2A时,1μH电感器具有最佳效率;在输出电流低于3A时,尺寸较大的电感器(如FDV0630)之直流电阻较低,因此,在变换器输出电流范围内,可提升效率0.5%~1%。 对于FDV0620系列中0.47μH和1μH的电感器,可以看到,输出电流在2A附近的效率曲线有一个交叉点,即在2A以下时,1μH的电感器具有较高的效率,2A以上时则0.47μH的工作效率更高。1μH值的电感器因为其串联电阻值较大,故效率受到影响。 详细资料见:http://www.big-bit.com/uploadfile/2014/0709/20140709102738217.pdf |