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            如何為DC-DC選擇適合的電感和電容

            作者: 時間:2012-12-16 來源:網(wǎng)絡 收藏
            可以注意到在2A附近其效率曲線有一個交叉:2A以下1μH具有較高的效率,2A以上0.47μH的效率更高。1μH所具有的較大串聯(lián)電阻導致了這種效率的差異。

              另一種性能折衷可以從電流、電感電壓和輸出電壓紋波的典型波形中看出。使用電感量較小的FDV0620-0.47mH產(chǎn)生較高的峰值電流。輸出電壓紋波低于18mV峰峰值,而FDV630-1.0mH電感產(chǎn)生的紋波峰峰值剛超過12mV。峰值電流對輸出充電并且提供負載電流。在的ESR上會流入和流出較大的電流,這將產(chǎn)生較高的輸出電壓紋波。如果必要,可以通過使用較大的輸出來降低該紋波。

              負載暫態(tài)的比較

              不同的電感提供不同的負載暫態(tài)響應(IC和補償網(wǎng)絡同樣對該響應有貢獻)。MAX8646需要外部補償,但是其他開關穩(wěn)壓器IC包含內(nèi)部補償,它們通常指定允許的電感值范圍。從另一方講,外部補償允許設計更加靈活。

              圖2和圖3給出了圖1所示電路在從2A至5A再返回至2A的負載階躍時FDV0620-0.47μH和FDV0620-1μH電感的負載暫態(tài)響應,在圖3中,外部補償經(jīng)過調(diào)整以配合1mH電感值。參考圖1,改變了以下三個元件來達到該目的:C10 = 1000pF,R4 = 5900W,R6 = 316W。請注意圖2中的輸出電壓過沖要低于圖3。對于具有相同電感量的DV0620和FDV0630系列,測量到的響應相同。
            工作原理

              在描述了電感選擇的測量結果之后,我們現(xiàn)在概括其工作原理。下面的等式忽略真實電感的寄生特性,但是它仍可為電感的工作原理提供良好的理解:

              圖2:圖1電路使用FDV0620系列的0.47μF電感工作在3.3V輸入,1.8V輸出,2A-5A輸出電流時的負載暫態(tài)。

              高邊MOSFET在電感充電期間(tON)導通,將電感連接至輸入電源電壓。在確定電感值以后,可以用tON = DT替換dt,用(VIN-VOUT)替換V,然后計算DI (即di)。表2給出了圖1所示電路中DI與本文所討論的電感之間的對應關系。圖1中電路滿足表2參數(shù)的條件是VIN= 3.3V,VOUT = 1.8V,DT=D*T,其中D為占空比(VOUT/VIN),T為開關周期(1/fS)。

              di/dt(DI/DT)的中值等于IOUT,因此峰值電流等于IOUT加DI/2??梢钥吹皆谪撦d電流相同時較小的電感將導致較大的峰值電流。

              直流電阻

              IC和電感的功率損耗可以從效率曲線得到。對于FDV0620-0.47mH,輸出電流取1A時效率為92.5%,輸出功率為1A乘以1.8V即1.8W,因此輸入功率為1.8/0.925 = 1.946W。總損耗為PIN -POUT = 0.146W。主要的功率損耗來自電感直流電阻、MOSFET RDS(ON) (導通電阻)以及開關損耗。IOUT 2*DCR(直流電阻)等于電感的功率損耗。

              FDV0620-0.47uH在1A輸出電流時的DCR損耗為8.3mW,占總損耗的5.7%。在IOUT= 4A,PIN = 8.1W,POUT = 7.2W (效率= PIN/POUT = 88.9%)時,總損耗為PIN- POUT = 0.9W;FDV0620-0.47uH在4A時DCR損耗為132.8mW,占總損耗的14.7%。IOUT《 sup》2的結果是在較大輸出電流時DCR損耗更大。

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            關鍵詞: DC-DC 電感 電容

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