ZHCSWV1A April 2025 – June 2025 TPS61372L
PRODUCTION DATA
7.2.2.3 选择电感器
升压转换器通常需要两个主要无源元件，用于在功率转换过程中储存能量：一个电感器和一个输出电容器。电感器会影响稳态效率（包括纹波和效率）、瞬态行为和环路稳定性，因此电感器是应用中最关键的元件。
在选择电感器和电感时，其他重要参数包括：
- 最大额定电流（应考虑 RMS 和峰值电流）
- 串联电阻
- 工作温度
如果选择具有平均电感器电流低纹波百分比的电感器纹波电流，则会产生较大的电感值，从而最大限度地提高转换器的潜在输出电流并将 EMI 降至最低。纹波更大可导致电感器的电感值和物理尺寸更小，从而改善瞬态响应，但可能导致 EMI 变高。
选择电感器时的经验法则是确保电感器纹波电流 (Δ IL) 是平均电流的特定百分比。电感值可由方程式 2、方程式 3和方程式 4计算得出：
其中
- ΔIL 是峰峰值电感器电流纹波
- VIN 是输入电压
- D 为占空比
- L 是电感器
- ƒSW 为开关频率
- 纹波百分比是纹波比与直流电流的关系
- VOUT 是输出电压
- IOUT 是输出电流
- η 是效率
流经电感器的电流为电感器纹波电流外加平均输入电流。在上电、负载故障或瞬态负载条件下，电感器电流可能会增加到计算的峰值电感器电流以上。
在没有电流偏置的情况下，电感值的容差可以为 ±20%，甚至是 ±30%。当电感器电流接近饱和水平时，其电感可以比 0A 偏置电流时的值减少 20% 至 35%，具体取决于电感器供应商对饱和电流的定义。选择电感器时，请确保其额定电流（尤其是饱和电流）大于运行期间的峰值电流。
电感器峰值电流作为负载、开关频率以及输入和输出电压的函数变化，可通过方程式 5和方程式 6计算得出。
其中
- IPEAK 是电感器的峰值电流
- IIN 为平均输入电流
- ΔIL 是电感器的纹波电流
输入直流电流由输出电压决定，输出电流和效率可通过以下公式计算得出：
其中
- IIN 是电感器的输入电流
- VOUT 是输出电压
- VIN 是输入电压
- η 是效率
虽然电感纹波电流取决于电感、频率、输入电压和由方程式 2计算得出的占空比，但可将 方程式 2和方程式 6代入方程式 5来计算电感峰值电流：
其中
- IPEAK 是电感器的峰值电流
- IOUT 是输出电流
- D 为占空比
- η 是效率
- VIN 是输入电压
- L 是电感器
- ƒSW 为开关频率
热额定电流 (RMS) 可通过方程式 8计算得出：
其中
- IL_RMS 是电感器的 RMS 电流
- IIN 是电感器的输入电流
- ΔIL 是电感器的纹波电流
重要的是，峰值电流不能超过电感器的饱和电流，RMS 电流不能超过电感器的温度相关额定电流。
对于给定的物理电感器尺寸，电感增大通常会导致电感器具有较低的饱和电流。线圈的总损耗由直流电阻 (DCR) 损耗和以下与频率相关的损耗组成：
- 磁芯材料中的损耗（磁迟滞损耗，尤其是在高开关频率条件下）
- 趋肤效应对导体产生的额外损耗（高频下的电流位移）
- 相邻绕组的磁场损耗（接近效应）
对于某个电感器，较大的电流纹波（较小的电感器）会产生较高的直流损耗，以及与频率相关的损耗。为了提高效率，基本上建议使用具有较低 DCR 的电感器。然而，这通常需要在损耗和器件尺寸之间进行权衡。
建议使用表 7-2中不同供应商生产的以下串联电感器。
| 器件型号 | L (μH) | DCR Typ (mΩ) 典型值。 | 饱和电流/ 典型值。 | 尺寸（长 × 宽 × 高 mm） | 供应商(1) |
|---|---|---|---|---|---|
| XGL3512-102ME | 1 | 28 | 4.5 | 3.5 x 3.2 x 1.2 | Coilcraft |
| XGL3512-122ME | 1.2 | 32.5 | 4.1 | 3.5 x 3.2 x 1.2 | Coilcraft |