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DC/DC

轉換器之電感和電容的選定

電感的選擇

在設計降壓型DC/DC轉換器之際,電感的選擇很重要。性能或特性視其選擇而有極大的影響。電感的選擇程序或感應係數等之計算方法基本上標示於利用電源IC之數據表。

電感的選擇程序

最初顯示選擇電感時之程序。

1)計算必要的感應係數L

2)計算流向電感的最大電流(輸出電流+1/2漣波電流)

3)根據已計算之L值(或近似)選擇已計算電感飽和電流之最大電流以上之電感
     ※在短絡或過渡狀態下由於有時會流出計算之最大値以上電流,因此以最大開關電流為基礎
        來選擇也是一個構想

 

基本上根據計算並考量限度後做決定。限度(margin)的求取法係根據公司的設計規則或經驗法則。

1)感應係數(inductance)的計算
首先,根據以下公式計算感應係數。

2)電感最大電流的計算
接著,根據以下公式計算電感的最大電流。

從公式和電流波形可知, ILPEAK 值為 IOUT加ΔIL 的1/2。

根據已計算之感應係數和電感的最大電流選擇近似之感應係數且飽和電流在最大電流以上之電感。以下為選擇例。

從公式和電流波形可知,ILPEAK值為IOUT加ΔIL 的1/2。
根據已計算之感應係數和電感的最大電流選擇近似之感應係數且飽和電流在最大電流以上之電感。以下為選擇例。

電感的選擇例

   条件:VIN = 12V 、VOUT = 3.3V、IOUT = 2A、r = 0.3、f SW = 380kHz

根據上記結果,飽和電流2.3A以上之10μH電感成為出發點。之所以稱為出發點,是因為此計算非絕對性,在考量短路或過渡狀態之情況等有可能必須變更。

使感應係數變化的電感電流

為加深對電感工作的理解,在此進一步說明感應係數變化時電感電流如何變化的情形。下圖表示在相同工作條件下將感應係數設為0.4μH、1μH、2.2μH時之ILPEAK


從公式亦可得知,當感應係數L變小時,ILPEAK會増加,可以獲得許多直流重疊電流。不過藉由ILPEAK増加,有必要容許更多的直流重畳電流。而感應係數變大時則相反,必須檢討相位補償的相關事宜。

重點:

・DC/DC轉換器的設計上電感的選擇非常重要。

・必須理解電路工作、電流路徑、電感和輸出電流的關係。


週邊元件的選擇和PCB佈局