高頻DC-DC轉(zhuǎn)換器中的電感器性能

隨著開關(guān)頻率增加到1 MHz以上，經(jīng)常會出現(xiàn)電感器性能的問題。雖然可以根據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)比較特定電感器的相對優(yōu)點，但考慮電路應用最為重要。

例如，考慮ESR與頻率的關(guān)系曲線。在許多情況下，初步觀察表明電阻看起來非常高，例如，高于1 MHz。如此之高，實際上，這將強烈暗示，由于預期的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(jīng)觀察到，具有此類曲線的零件在實際轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)系。

如果轉(zhuǎn)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(nèi)的ESR約為0.8歐姆。

對于降壓轉(zhuǎn)換器，平均電感器電流等于負載電流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(zhuǎn)換器，則從ESR曲線可以看出R介于10歐姆和20歐姆之間。如果我們甚至假設R = 10歐姆，那么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(jù)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(jù)我們的經(jīng)驗，轉(zhuǎn)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么實際性能可能比ESR曲線所預測的要好得多。

圖2顯示了一個可能的降壓轉(zhuǎn)換器波形的非常簡化的版本。在這種情況下，假設電感器電流是連續(xù)的，并且紋波電流與平均電流相比相對較小。

編輯：hfy