大家好呀~电感知识大考第三期准时上线啦！本期考题是：如何匹配电感和降压稳压器以获得最佳效率？
在前两次电感知识大考中，我们分别讨论了 在DC/DC 电源下方铺铜是否有益和 如何避免电源设计中的电感饱和这两个话题，工程师们贡献了许多精彩回帖，欢迎大家继续参与到讨论中来，礼物已经给大家准备好啦！老规矩，我们会从评论区选取7位精彩回帖用户，送上MPS专属定制小礼品哦（天猫方糖智能音箱 / MPS定制臂包 ）~
下面让我们开始讨论吧~
今天我们将探讨如何将降压变换器与可用的最佳电感配对。
当今电子行业
对电源设计人员来说，要支持消费者在电子产品使用方面的转变，最佳方法就是使用具有高性能部件的降压变换器，将电压输入转换为必要的电源轨。
降压变换器是最常见的电源拓扑。其主要组件包括输入和输出电容器、开关（例如 MOSFET）和电感。这些设备的目标是调节输出电压。而上下管MOSFET只有与稳压器结合使用时才会发挥作用，它们会形成一个集成的降压稳压器 IC。
选择具有最佳电感的恰当IC 并不是很困难。要成功选择与降压变换器配合良好的电感，以避免过多功耗并提高效率，最关键是注意一些设计参数。
降压变换器功耗与效率基本原理
通过降压变换器及其基本部件的功能框图，我们可以清楚了解哪些组件有助于提高效率，以及哪些参数应予以考虑（见图 1）。
图1:降压变换器基本原理图
如果分解降压变换器的效率和功耗，我们可以看到对功耗和效率影响最大的是 MOSFET 和电感，静态电流和可调电阻则贡献不多（见图 2）。
图 2：带MPL-AL6060-150 15μH 电感的 MPQ4572 降压变换器效率曲线
图 3 显示了带 2A 负载的 24V 至 5V 降压变换器效率分解图。电感和 MOSFET 贡献了870mW的功耗，而静态功耗仅在总功耗上增加了900µW。为了实现最高效率并避免浪费能源，我们必须确保将最先进的开关元件与高性能电感相结合。
图3: 降压稳压器的效率分解图
匹配电感和降压稳压器以获得最佳效率
现在我们已经了解了基本原理，要实现降压变换器的最佳效率，我们需要选择彼此性能匹配的一个稳压器 IC 和一个电感。 如果忽略电感的交流损耗和 MOSFET 的转换损耗，则可以关注直流功耗。
任何导体的功耗 (PLOSS) 都可以用以下公式来计算：
由于MOSFET 有开有关，因此开关 MOSFET 的传导损耗并不总是在整个开关周期内累加。 当上管MOSFET (HS-FET) 导通时，其功率损耗要乘以占空比 (DC) 。通过比较电感的直流电阻 (RDC) ) 与MOSFET 的导通电阻RDS(ON)，我们可以取RDS(ON)的分数进行匹配。(RDC) ) 和(DC x RDS(ON))应彼此接近。它们不需要完全相等，但在差值非常接近时（1mΩ以内），我们可以得到很高的效率。
例如，对于 24V 到 5V 的转换，占空比为VOUT / VIN = 0.208，这意味着 HS-FET 仅在 20.8% 的时间内传导电感电流。 也意味着传导损耗仅占总传导损耗的 20.8%。但是，下管MOSFET (LS-FET) 以 79.2% 的占空比传导电感电流，即在大多数情况下都处于导通状态。 这就是为什么大多数现代降压稳压器都具有不同的MOSFET上下管开关比。
为了最大限度地降低损耗并实现尺寸、性能和成本之间的最佳折衷，首先需将电感的直流电阻与 MOSFET 的 RDS(ON)比率进行匹配。
由于现代降压变换器的导通电阻范围从数十到数百 mΩ，因此，采用圆形或扁平铜线以及模塑铁氧体化合物的小型高导电功率电感，可以相匹配获得最佳性能。
结论
市场上有大量不同的电感，因此匹配合适的电感和降压变换器将是一项挑战。即使需要在尺寸、效率和成本之间做出妥协，但总有一款电感可以满足我们最终应用的技术和环境要求。
现代降压稳压器 IC 和模塑功率电感都具有数十毫欧范围的直流电阻和传导电阻。确保所有电阻都在同一范围内将有助于在尺寸和效率之间实现最佳平衡。较大的封装电感和 MOSFET 通常有助于降低功率损耗。然而，在一定的尺寸下，成本和 PCB 空间会迅速增加而无法显著提高性能。 因此，针对必要的饱和电流 (ISAT)、额定电流 (IR)、电阻 ((RDC)) 和导通电阻 (RDS(ON)) ，通过合理的努力实现功率电感与降压变换器的最佳匹配，这是获得最佳性能的一种快速简便的方法。
关于如何匹配电感和降压稳压器以获得最佳效率这一话题，工程师们有什么想法和点子呢？欢迎在评论区分享！
