DCDC电感选型指南

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一:电感主要参数意义

DC-DC外围电感选型需要考虑以下几个参数:电感量L,自谐频率f0,内阻DCR,饱和电流Isat,有效电流Irms。

电感量L:L越大,储能能力越强,纹波越小,所需的滤波电容也就小。但是L越大,通常要求电感尺寸也会变大,DCR增加。导致DC-DC效率降低。相应的电感成本也会增加。

自谐频率f0:由于电感中存在寄生电容,使得电感存在一个自谐振频率。超过此F0是,电感表现为电容效应,低于此F0,电感才表现为电感效应(阻抗随频率增大而增加)。

内阻DCR:指电感的直流阻抗。该内阻造成I2R的能量损耗,一方面造成DC-DC降低效率,同时也是导致电感发热的主要原因。

饱和电流Isat:通常指电感量下降30%时对应的DC电流值。

有效电流Irms:通常指是电感表面温度上升到40度时的等效电流值。

二:DC-DC电感选型步骤

根据DC-DC的输入输出特性计算所需的最小电感量。。(对于电感量的计算,各DC-DC 芯片手册上有明确的计算方法,请以手册为准,以下公式只是个举例说明)

对于Buck型DC-DC,计算公式如下

Lmin=【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irpp

其中:Vinmax = maximum input voltage

Vout = output voltage

fsw = switching frequency

Irpp = inductor peak-to-peak ripple current

通常将Irpp控制在50%的输出额定电流Irate。则上述公式变化如下:

Lmin=2*【Vout*(1-Vout/Vinmax)】/Fsw*Irate

对于Boost型DC—DC的Lmin电感计算公式如下:

Lmin=2*【Vinmax*(1-Vinmax/Vout)】/Fsw*Irate

根据电感的精度,计算出有一定裕量的电感值例如:对于20%精度的电感,考虑到5%的设计裕量。则Dc-DC所需的电感为L=1.25*Lmin

确定我们所需的电感为比计算出的电感L稍大的标称电感

例如:有一手机使用Buck型DC-DC,其输入为电池Vinmax= =4.2V,开关频率Fsw=1.2MHZ,输出电流Irate=500mA,输出电源Vout=1.2V

则其DC-DC所需的电感Lmin= [2*1.2*(1-1.2/4.2)]/(1.2*0.5)uH=2.85uH

L=2.86uH*1.25=3.57uH.

距离3.57uH最近的一个标称电感为4.7uH,所以DC-DC外部电感选用

4.7uH电感。

在给定的的标称电感下,考虑以下限制因素最终决定电感的选型。

1),电感自谐频率f0需10倍于开关频率Fsw以上。

2),饱和电流Isat和有效电流Irms中较低的一个需是DC-DC额定电流输出Irate的1.3倍以上。

3), DCR越低越好

4),叠层电感比绕线电感好(损耗小)

5),带屏蔽的电感比不带屏蔽的电感好。(改善EMI)另外,电感的成本和体积也是需要权衡的。

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