【电感活动第一站】电感知识大考(3):如何匹配电感和降压稳压器以获得最佳效率?

图文信息已经说的很详细了,了解了不少知识,但实际工作中遇到的电感不是很多,还需要学习一下

常见产品设计,很少会考虑到整块,电感和降压稳压器的匹配,因为不考虑功耗和散热。但有些特殊场景,比如对环温有要求的要考虑散热,就需要考虑这个因素了,如果匹配不好,效率低,电感产生热量大,对冷却系统是一个考验。同时对功耗有考量的场景,这个因素是得考虑到的。

在计算出感量后,相同封装情况下尽量选择小感值(需要大于计算出的感值)的吧,这样DCR会相对小一些。

不错,还有这样处理电感及降压稳压器的匹配的呀!正是长知识了,好好看看公式及说明,研究研究了。

怎么在成本最低的的情况下实现尺寸、效率的最优化? :grinning:

感觉当工作频率确定后,电感在该频率下的感抗最大时效率最好。

电源设计就好比跷跷板,优化了一方面,另一方面必定要牺牲。选择好感量就能尽可能选小的RDC电感。

需要考虑的要素包括:
(1)纹波电流
(2)直流电阻
(3)尺寸、性能和成本
(4)饱和电流
(5)综合上述因素考虑,此外,也需要考虑导通模式下的散热设计。
(6)可将上述所有耗损分量组合在一起构成串联耗损电阻。耗损电阻主要用于定义电感器的品质。然而,我们无法用数学方法确定。因此,我们一般采用阻抗分析仪在整个频率范围内对电感器进行测量。然后配合相应的数学计算,使得电感和稳压器两者之间达到最佳销效率。

对于电源效率,需要看具体的应用场合。不需要一味追求最好,满足使用要求的效率才是王道。
电路的损耗是由于器件的内阻消耗了,越低的内阻,相对的价格也会越高,整体成本也会上去。与电路的开关频率、响应、电路的稳定性等有关,需要综合考虑。做产品一定是要考虑性价比的,通过结合多方面考虑,选择合适的参数。

长知识了,因为以前对电源部分应用较少,了解不多,偶尔用用也是完全按照规格书来。看了这个才知道是怎么回事,应该怎么用。最近电源电路用的多了,该补充一下相关的知识了。

和温度,PCB走线有关

DC-DC变换器的开关损耗或许也是MOSFET损耗的一部分吧,MOSFET开和关都是一个斜线上升和下降的过程,所以难免产生电能损耗。

电感 饱和电流,热阻,选型在规格和需求上怎样权衡?

在选定降压稳压器的情况下,我认为电感选型是获得最佳效率的关键。对于电感选型,主要考虑:封装尺寸→工作电流→直流电阻→价格。常规的电感大尺寸封装对应大工作电流、小直流电阻,小尺寸封装对应小工作电流、大直流电阻,反过来成本就会很高。最后,在相同性价比的情况下,可以看下饱和电流,饱和电流越大耐过载能力越强。

个人经验:
在电压转换会采用厂商推荐或者教科书最经典的Buck Boost等电路,稳压器中电感的损耗,磁芯铁损,温升的变化,还有就是文中强调的RDS都是重点看的地方。
很多时候内阻选择低的,精密的价格就上去了,相应的开关管都要选择好的,一来二去效率提升了个10%而价格升了一倍,还需要权衡啊。

关于如何匹配电感和降压稳压器以获得最佳效率这一问题最终还是看设计需求,如果DC-DC电源对产品的性能影响大,产品对成本要求不高,空间也比较富足的,就选择直流电阻小的电感,如果对成本要求高,PCB空间也比较小的产品,可以酌情平衡电感的性价比来选择电感。无论如何电感回路PCB布局布线一定要走好,可以提高电源效率。

厂家工具做的越来越好,人越来越懒,直接工具仿真,输入设计需求参数,输出仿真波形,得出外围器件参数。

生活本身也是一种折中,抛开实际应用的设计是没有意义的
在Buck电路中,影响功耗和效率最关键的器件还得是功率电路、上下管MOSFET。
理论分析可以明白哪些参数是关键的,更多的时候是建议利用仿真平台/工具来验证不同器件组合的整机表现,避免实际调试过程中的资源浪费

个人觉得BUCK电路中,如果在降压稳压器已经选定的情况下,想获得最佳的效率:
1.PCB布局与走线也占了相当大的一部份
2.散热处理也需要考虑
3.电感的封装尺寸,额定电流

电感和降压稳压器的匹配看似可以分析器件spec,并用楼主提供的公式进行精确计算。
但实际应用中则会面临许多决策,以成本为例,假如为提高1%的效率,需要付出5%的成本提高,在大规模量产的情况下成本会变得非常敏感。
另外,外形尺寸等参数是否满足设计要求也是电感选型需要考虑的因素之一。
总之,楼主提供的计算方法已经给电感和降压变压器的匹配给出了一个大的框架,我们需要做的就是在备选的器件中,根据实际情况作出决策。