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功率电感:直流电压转换器具有集成电感器的哪些优缺点(二)

2015/12/2 8:58:24

  在稳态条件下在降压转换器,在该功率电感器(IL)的平均电流等于输出电流IOUT。由于电压输入是一个方波,电感电流不是恒定的,而是在一大值和小值之间波动与输入电压接通和关闭。的大和小(ΔIL)之间的差被称为峰 - 峰值电感电流纹波(图2)。

  图2:输入电压开关引起监管机构的电感纹波电流。

  反过来,电流脉动,结合输出滤波电容器的等效串联电阻(ESR),使输出电压纹波周围设置电压(见技术专区文章“电容的选择是关键良好稳压器的设计”)。

  电感器的选择是在由电感电流的所需峰 - 峰值和开关频率部分来确定。对于给定的工作频率,一个较大的电感降低峰 - 峰电流(因为电流的斜坡上升及升降压是较浅这样的绕组)。然而,电感值成反比的开关频率为等于峰 - 峰纹波电流。通过增加开关稳压器的工作频率,以更少的循环和/或用于线圈较细的电线,和一个较小的芯可以使用的电感器,减少了电感器的体积,由于这样的事实,通过以高频率操作所述电感器不具有存储切换事件之间的能量[1](另见技术专区的文章“在完成一个基于模块的电源解决方案的电感器的作用”)。

  纤巧的电感器内

  主要半导体供应商都提供一个更宽范围的,纳入大部分的开关调节器的组件的成方便紧凑的封装电源模块。通常,这些模块的PWM控制器和开关元件(多个)整合到硅器件离开设计者选择无源元件的输入和输出滤波器,以满足他们的应用程序的工作。然而,这些芯片不包括了电感器,因为,迄今为止,已证明不可能收缩,使得其成为一个硅特征的线圈。

  例如,Intersil的ISL85415降压型开关稳压器集成了两个MOSFET和PWM控制器在单一芯片上,但需要一个外部电感器。该电源模块工作从3-36 V时的输入电压范围,提供0.6-34 V电压高达500 mA。开关频率所用的范围在300千赫兹到2MHz进行调整。

  从一个电源模块的电感器的排斥离开设计者指定合适的装置为他或她的电源的挑战。 (例如,上述的Intersil的装置采用一个22μH外部电感在一个典型的应用电路。)虽然有丰富的供应商应用程序的笔记咨询如何去的过程和一个范围广泛的适当的电感器的,这不是一个简单的任务。例如,它可以是太容易指定显示完美的工作,但在实践中会导致开关调节落入不连续操作模式不会影响性能的装置(见之间开关稳压器的连续和不连续模式的技术展区文章“的差异以及它为什么重要“)。即使当选择了合适的元件,工程师面临着潜在的冗长环路补偿过程,以确保开关调节器是在其工作带宽稳定。

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