降壓式變換電路的電感要求

Buck電路是常見的應用電路，Buck電路的電感要求有超低功率或者超高功率開關電源|穩(wěn)壓器的電感，并不象一般開關電源那樣容易選擇。下面北京穩(wěn)固得電子有限公司工程師就給大家分享一下Buck電路的電感要求。

Buck電路包含開關導通時等效電路、開關關斷時等效電路，Buck電路的工作原理：從電路可以看出，電感L和電容C組成低通濾波器，此濾波器設計的原則是使 us(t)的直流分量可以通過，而抑制 us(t) 的諧波分量通過;電容上輸出電壓 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微小紋波uripple(t) 。

對工程師而言，鐵磁性元件(電感)可能是最早接觸的非線性器件。但是根據(jù)制造商提供的數(shù)據(jù)，很難預測電感在高頻時的損耗。因為制造商通常只提供諸如開路電感、工作電流、飽和電流、直流電阻以及自激頻率等參數(shù)。

對于大部分開關電源設計來說，這些參數(shù)已經(jīng)足夠了，并且根據(jù)這些參數(shù)選擇合適的電感也非常容易。但是，對于超低電流、超高頻率開關電源來說，電感磁芯的非線性參數(shù)對頻率非常敏感，其次，頻率也決定了線圈損耗。

對于普通開關電源，相對于直流I2R損耗來說，磁芯損耗幾乎可以忽略不計。所以通常情況下，除了“自激頻率“這個與頻率有關的參數(shù)外，電感幾乎沒有其他與頻率相關的參數(shù)。但是，對于超低功率、超高頻率系統(tǒng)(電池供電設備)，這些高頻損耗(磁芯損耗和線圈損耗)通常會遠遠大于直流損耗。

線圈損耗包括直流I2R損耗和交流損耗。其中，交流損耗主要是由于趨膚效應和鄰近效應所導致。趨膚效應是指隨著頻率的提高移動的電荷越來越趨于導體表面流動，相當于減小了導體導電的橫截面積，提高了交流阻抗。

比如：在2MHz頻率，導體導電深度(從導體表面垂直向下)大概只有0.00464厘米。這就導致電流密度降低到原來的1/e(大概0.37)。鄰近效應是指電流在電感相鄰導線所產(chǎn)生的磁場會互相影響，從而導致所謂的“擁擠電流”，也會提高交流阻抗。對于趨膚效應，可以通過多芯電線(同一根導線內(nèi)含多根細導線)適度緩解。對于那些交流電流紋波遠小于直流電流的電路，多芯電線可以有效降低電感的總損耗。