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2017.12.08 DC/DC

總整理

轉換器之電感和電容的選定

DC/DC轉換器:設計篇、「轉換器之電感和電容的選定」的總整理。

電感和電容是降壓型DC/DC轉換器重要的零件,挑選的結果將對性能和特性造成極大影響,就如同本章說明過一般。如何選擇,大多可經由電源IC的資料表,或是應用筆記和設計手冊等補充資料加以說明。首先,利用說明內容和公式來設計。

但可惜的是,即使完全依照手冊進行設計,也未必能達到最好的工作狀態。有時也會調整常數來改善,不過,盲目變更反而會導致難以收拾的後果,有時候問題解決了,但不知道問題是什麼原因產生的,就沒有自信能投入量產。

為了避免發生上述狀況,最重要的就是理解降壓型DC/DC轉換器的基本動作,以及和其電流的流動方向。此外,電感和靜電容量發生變化後,除了經由計算公式了解什麼部分會發生變化、會發生那種變化外,也必須事先依據經由實測得到的經驗加以判斷。

以下為各項的總整理。

轉換器之電感和電容的選定

降壓轉換器的基本工作
  • 在設計DC/DC轉換器時,選擇電感和輸入輸出電容尤為重要
  • 必須了解電路運轉、電流路徑、各零件的功能為何
電感的選擇
  • 計算必要的電感L
  • 計算流向電感的最大電流(輸出電流+1/2漣波電流)
  • 根據計算好的L值(或近似值),選擇飽和電流超過所計算最大電流的電感
  • 會在短路和過渡狀態下,流過大於所計算最大值的電流時,可以根據最大開關電流來做選擇
  • 基本上根據計算結果,考量寬裕值(亦稱邊限Margin)
  • 根據公司設計規則和經驗法則來決定寬裕值
輸出電容的選擇
  • 選擇輸出電容時的要件

    1)額定電壓
    2)額定漣波電流
    3)ESR(等效串聯電阻)

  • 施加在電容上的電壓和漣波電流,必須低於電容最大額定值
  • ESR 和電感電流有關,是決定輸出漣波電壓的重要條件
輸入電容的選擇
  • 選擇輸入電容時的要件

    1)額定電壓
    2)額定漣波電流和漣波電流發熱特性
    3)使用陶瓷電容時:溫度特性和DC偏壓特性

  • 額定電壓必須比最大輸入電壓高
  • 額定漣波電流必須比IC輸入時,所產生的最大輸入漣波電流還要大
  • 使用降壓轉換器時,瞬間輸入電流的最大值和輸出電流相同

以上

重點

・在設計DC/DC轉換器時,選擇電感和輸入輸出電容尤為重要。

・必須了解電路運轉、電流路徑、各零件的功能為何。

・遵照設計手冊進行計算,依照實測結果調整至最佳化。

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