功率电感器基础讲座-第1章-2_转载自村田官网
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功率電感器基礎(chǔ)講座-第1章-2
目錄：第1章 何謂功率電感器？
| ? | 1.1 功率電感器概要 1.2 功率電感器的基本特性
| ? | 1.3 功率電感器的類型
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1.2 功率電感器的基本特性
那么在選定功率電感器時(shí)，應(yīng)當(dāng)查看哪些參數(shù)呢？各制造商的功率電感器產(chǎn)品目錄上，主要記載了下列技術(shù)規(guī)格。圖1-2呈現(xiàn)了技術(shù)規(guī)格表的一個(gè)示例。
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| ? | ◆電感 | ? |
| ? | ◆額定電流…… | 直流疊加額定電流 Isat 溫升額定電流 Itemp |
| ? | ◆直流阻抗Rdc | ? |
| ? | ◆工作溫度范圍 | ? |
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圖1-2 功率電感器特性表
可是僅憑這個(gè)，還是不清楚應(yīng)該選擇哪種技術(shù)規(guī)格的功率電感器。例如，電感高的好還是低的好、需要多大的額定電流之類，因?yàn)楸仨毟鶕?jù)DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作條件適當(dāng)?shù)剡x擇。本章介紹功率電感器技術(shù)規(guī)格的看法。
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＜電感＞
電感值是影響紋波電流和負(fù)載響應(yīng)特性的一個(gè)非常重要的參數(shù)。DC-DC轉(zhuǎn)換器使用的功率電感器中通過圖1-3所示的三角波電流。一般來說，可將紋波電流⊿IL設(shè)置為負(fù)載電流Iout的30%左右。因此，只要決定DC-DC轉(zhuǎn)換器的條件，就能根據(jù)以下算式計(jì)算適當(dāng)?shù)墓β孰姼衅麟姼小?br /> ?
圖1-3 功率電感器中通過的電流波形
但是，在DC-DC轉(zhuǎn)換器上幾乎都記載了功率電感器的適當(dāng)電感值作為參考值。因此，即使不進(jìn)行上述算式之類的計(jì)算，也能按照制造商的參考值選定。
＜額定電流＞
額定電流規(guī)定了電流值的上限，通過的直流電流超過該值時(shí)，無法保障質(zhì)量。功率電感器的額定電流有兩種，一種規(guī)定了直流疊加額定電流（Saturation），另一種規(guī)定了溫升額定電流（Temperature）。各自具有重要含義，往往分別記載技術(shù)規(guī)格。
ⅰ）直流疊加額定電流 Isat
電感器的特性之一是直流疊加特性。為了獲取高電感，電感器的芯部（磁心）采用鐵氧體等磁性體材料。電流通過電感器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁性體的磁飽和現(xiàn)象，電感會(huì)下降。將這種特性稱為直流疊加特性。直流疊加額定電流規(guī)定了電感相對于未疊加電流的初始特性下降一定比例時(shí)的電流值。
ⅱ）溫升額定電流 Itemp
這是以元件的發(fā)熱為指標(biāo)的額定電流規(guī)定，超過該范圍使用，會(huì)導(dǎo)致元件損壞或組件故障。一般來說是按溫度上升⊿40℃的電流值規(guī)定的。
下面看一下作為功率電感器使用時(shí)，應(yīng)該如何決定這些額定電流。如圖1-3所示，電感器中最大通過Iout+⊿IL/2的電流。如果電流值在Isat以上，電感的下降就會(huì)增大，如圖1-4的紅線所示，三角波電流的形狀異常，紋波電流增加。由于紋波電流成為改變輸出電壓的因素，如果紋波電流增加，就會(huì)引起負(fù)載端系統(tǒng)動(dòng)作異常。因此，必須選定Isat在最大電流以上的產(chǎn)品。
至于溫升額定電流，即使超過額定值，電感器也不會(huì)馬上損壞。因此，應(yīng)以Itemp值在Iout以上為標(biāo)準(zhǔn)選定。
圖1-4 直流疊加特性引起的紋波電流變動(dòng)
＜直流阻抗 Rdc＞
表示通過直流電時(shí)的阻抗值。由于該阻抗值，因發(fā)熱而產(chǎn)生電力損耗，所以直流阻抗越小損耗越少。但是，減小Rdc與直流疊加特性、尺寸小型化等存在折衷關(guān)系。只要從上述的滿足電感、額定電流等必要特性的電感器當(dāng)中，選定Rdc更小的產(chǎn)品即可。
＜工作溫度范圍＞
這是規(guī)定使用電感器時(shí)的環(huán)境溫度容許范圍的參數(shù)。溫度的影響因電路的工作環(huán)境而異，因此要設(shè)想實(shí)際使用環(huán)境后選定。
下面看一下實(shí)際的DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器選定示例。以圖1-5所示的降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器為例。這里假設(shè)在下列條件下動(dòng)作的情況。
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| ? | [工作條件] Vin：3.6V Vout：1.8V FSW：2.0MHz Iout：1.5A | ? | |
| ? | ? | ? | 圖1-5 降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器事例 |
根據(jù)以下算式，適當(dāng)電感的大小約為1.0μH。
同時(shí)，Iout=1.5A，⊿IL約為Iout的30%，即0.45A，因此最大電流為如下所示：
Iout+⊿IL/2＝1.725A
如此一來，大致需要Itemp1.5A以上、Isat1.8A以上的電感器。
只要使用村田的設(shè)計(jì)輔助軟件“SimSurfing/DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)輔助工具”，即可根據(jù)所要求的技術(shù)規(guī)格搜索最佳產(chǎn)品。如圖1-6的紅框所示，在搜索項(xiàng)目中輸入電感、尺寸、Itemp、Isat的要求值后，即在藍(lán)框部分列表顯示符合條件的產(chǎn)品。
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圖1-6 利用設(shè)計(jì)輔助軟件“SimSurfing”根據(jù)條件搜索
在圖1-7中，選擇了
LQH2HPN1R0MGR
LQM2HPN1R0MGH
三種產(chǎn)品比較疊加特性。根據(jù)這些結(jié)果可知，在本事例中DFE252010F-1R0M滿足要求條件，具有低Rdc和高Isat特性。
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図圖1-7 利用設(shè)計(jì)輔助軟件“SimSurfing” 比較基本特性
總結(jié)
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