电子设备在追求高性能的为了实现低能耗和高速化,会相应地降低所使用的LSI电源电压。随着电源电压的下降,对电压稳定性的要求变得更加严格。为了满足这一要求,高性能DC-DC转换器的需求逐渐增加,而功率电感器作为影响其性能的关键元件,其作用日益显著。
电感器(线圈)能够使直流电流顺畅通过,同时对于变化的电流,它会产生一个阻碍其变化的电动势,这被称为自感应。特别是对于交流电流,其频率越高,通过电感器的难度就越大。当电流通过电感器时,它会将能量储存起来,而在电流时,它会释放出这些能量。功率电感器在DC-DC转换器等电源电路中发挥着核心作用。
在降压型DC-DC转换器中,功率电感器是影响其性能的关键因素之一。设计功率电感器时,由于其特性会随着电流大小、温度等因素的变化而发生变化,因此面临一定的挑战。例如,电感的直流重叠特性会使电感值随电流的增大而降低。随着电流的增大,温度会上升,这会导致磁芯的导磁率和饱和磁通密度发生变化。绕组的粗细、匝数以及磁结构的差异也会对电感器的性能产生影响。
为了在效率、尺寸和成本之间取得平衡,选择最佳的功率电感器至关重要。功率电感器的磁性体磁芯可分为铁氧体类和金属类两大类别,工艺上则大致分为绕组型、积层型和薄膜型。电感器的额定电流分为直流重叠允许电流和温度上升允许电流两种。
在电感器的应用中,需要特别注意电感值的计算和选择。电感值的计算公式为Lmin=(Vin-Vout)×Vout/(△I×f×Vin),并需根据输出电流、DCDC开关频率等因素进行计算和选择。还需关注电感的饱和电流和温升电流等关键参数,以确保电感器能够稳定、高效地工作。