ZHCSY15 March 2025 TPS61381-Q1
PRODUCTION DATA
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
TPS61381-Q1 具有内置斜率补偿功能，可避免与电流模式控制相关的次谐波振荡。如果电感值过低，使电感峰值间纹波高于 2A，则其斜率补偿的转换率可能不足，环路可能不稳定。因此，建议在选择电感器时将峰值间电流纹波控制在 1.2A 至 2A 之间。
电感的计算方法如下：
因此，TI 建议 400kHz 开关频率使用 2.2μH 的电流。
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。
电感器峰值电流随负载、开关频率以及输入和输出电压的变化而变化。峰值电流的计算方法如下：
选择饱和电流额定值高于最大电感器电流的电感器。
其中
• Ipeak 是电感器的峰值电流
• IOUT 是输出电流
• D 为占空比
• eff 是效率
• VBUB 是输入电压
• L 是电感
• ƒSW 为开关频率
额定热电流 (RMS) 可用以下公式计算：
其中
• ILRMS 是电感器的 RMS 电流
• IBUB 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。表 8-2 列出了一些推荐的电感器。在本应用示例中，选择了 Coilcraft 电感器 XGL6060-222，因为它具有小尺寸、高饱和电流和低 DCR。
| 器件型号 | L (µH) | DCR 典型值 (mΩ) | 饱和电流 (A) | 额定热电流 (A) | 尺寸（长 × 宽 × 高） | 供应商(1) |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
XGL6060-222MED |
2.2 |
4.3 |
12.1（下降 20%） |
20.7 (ΔT 40K) |
6.51 × 6.71 × 6.1 |
Coilcraft |
|
XGL1060-222MED |
2.2 |
3.8 |
21.5（下降 20%） |
25.3 (ΔT 40K) |
10.0 × 11.3 × 6.0 |
Coilcraft |
| IHLP-4040DZ-ER2R2 |
2.2 |
8.2 | 25.6（下降 20%） | 12.0 (ΔT 40K) | 10.16 × 10.195 × 4.0 | Vishay |
| IHLP-6767DZ-ER2R2 |
2.2 |
4.57 | 17.5（下降 20%） | 26 (ΔT 40K) | 17.15 × 11.94 × 4.0 | Vishay |
| B82464D6222M000 |
2.2 |
9 |
11.8（下降 10%） 13.85（下降 30%） |
6 (ΔT 40K) | 10.4 × 10.4 × 6.3 | TDK |
| 7843340220 |
2.2 |
10 |
14.7（下降 30%） |
8.4 (ΔT 50K) | 8.1 × 8.1 × 9.0 | Würth Elektronik |
| 784373680022 | 2.2 | 7.8 | 25.7（下降 30%） | 13.6 (ΔT 50K) | 10 × 10.85 × 3.8 | Würth Elektronik |