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功率电感:DC/DC转换器中电感器对待机时间的影响(下)

时间:2014-12-20 11:29:16 点击:
    功率电感器的损失来自于其直流阻抗(Rdc)和交流阻抗(Rac)。直流阻抗是由线圈的线径、线圈长度所决定,交流阻抗则是铁氧体磁芯和GAP部的漏磁束和铜线相互锁交所产生的涡流电流损失。一般在DC/DC工作时,考虑流过电感器的电流,对直流电流损

  失的部分用Rdc×Idc表示;对交流电流所损失的部分则用Rac×ΔI来表征。通过电感器的电流流量振幅ΔI很大、Idc很小的情形下,即使直流阻抗很小,但如果交流阻抗较大,它的效率就会下降;相反即使直流阻抗很大,交流阻抗如果很小,它的效率也有可能会上升。

  电感输出电流(Iout)较小的情况下,通过电感器的平均电流非常小,直流阻抗Rdc稍有不同时直流阻抗部分的损失都较小,但电流振幅(ΔI)不同就会影响着交流阻抗部分的损失功率。当Iout大的时候,则通过电感器的平均电流较大,直流阻抗Rdc的不同会导致较大的损耗差异,相比之下交流阻抗的功率损失不是主要因素。

  图1是某GSM制式手机在待机情况下的耗流波形图,正是Idc很小而电流流量振幅ΔI较大的情形。基于上述结论替换交流阻抗较小的电感后,平均待机电流由2.4465mA降低到了2.1337mA.平均待机电流减少了12.8%,这意味着可以将手机的待机时间延长14.7%.那么对直流阻抗较小的电感而言,其价值如何体现?它适合于Idc很大而电流流量振幅ΔI较小的工作模式,这正是用户在使用如通话、多媒体播放、游戏、GPS导航等功能时便携式产品所处的工作环境,此时可以期待直流阻抗较小的电感会带来更长的使用时间。不过由于平均电流都比较大,一定程度的改善并不会对实际使用时间造成多少差别,反而我们相信更长待机时间的诱惑可以让设计者对使用时间做出牺牲。

  用于3G的下一代数字处理器正在向90纳米和65纳米工一体成型电感制造商艺技术演进,这将使供电电源降低到接近1V,我们在系统级的电源设计中将更多的见到DC/DC转换器的身影。对待机时间和使用时间贴片电感生产的平衡是设计者在设计过程中需要不断面对的折衷考虑之一,而对待机时模压电感器制作间的重要影响值得我们对电感器做出仔细挑选。


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