所有電子設(shè)備都需要電源，并且能源或電網(wǎng)提供的有功功率永遠不會穩(wěn)定或無噪聲。當(dāng)您需要將電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換為直流電源，或者正在使用波動的直流電源時，您將需要一個DC-DC轉(zhuǎn)換器來進行調(diào)節(jié)并將輸出電壓保持在所需的值。

DC-DC轉(zhuǎn)換器中的一個關(guān)鍵組件是輸出級上的電感器，DC-DC轉(zhuǎn)換器電感器的選擇是成功設(shè)計所需的許多重要設(shè)計選擇之一。開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器與其他一些組件一起使用電感器進行電壓調(diào)節(jié)。電路中的電感器在不同拓撲中的作用將略有不同，具體取決于系統(tǒng)是升壓還是降壓。讓我們看一下兩組常見的拓撲，其中電感器在電路中提供不同的功能，以及如何選擇合適的電感器尺寸。

DC-DC轉(zhuǎn)換器電感選擇

為DC-DC轉(zhuǎn)換器選擇電感器的過程取決于許多參數(shù)。根據(jù)所涉及的功率水平，這些電感器可能會很大，可能需要針對您的系統(tǒng)進行定制設(shè)計。除了所需的占位面積以外，在選擇DC-DC轉(zhuǎn)換器電感器時還需要考慮以下規(guī)格：

l額定電流和線圈電阻。線圈本身將具有一定的直流電阻，這將產(chǎn)生熱量并降低電感兩端的電壓。線圈電阻應(yīng)盡可能低，以防止功率損耗和熱量。另外，額定電流將取決于電感器封裝的物理尺寸。線繞電感器用于高功率轉(zhuǎn)換器，而箔式電感器可用于低功率轉(zhuǎn)換器。

l飽和電流。鐵氧體電感器將具有一些飽和電流，高于該飽和電流時，電感器磁芯將飽和。這會在下一個開關(guān)周期中產(chǎn)生遲滯。應(yīng)該選擇電感器，以使飽和電流大于系統(tǒng)中所需的最大電流。

l電感與頻率的關(guān)系。所有組件都有寄生效應(yīng)。繞組之間的寄生電容和線圈中的電阻會導(dǎo)致系統(tǒng)在高頻下產(chǎn)生自諧振。實際上，電感器的自諧振頻率通常很高，因此，除非您計劃使用具有非常快的邊沿速率和?MHz頻率的PWM信號，否則這并不重要。

最后但并非最不重要的是電感值。所需的電感值取決于您使用的拓撲，因為這將決定電感在DC-DC轉(zhuǎn)換器中需要執(zhí)行的功能。這里應(yīng)考慮兩組DC-DC轉(zhuǎn)換器拓撲：降壓/升壓/ Cuk /分裂Pi轉(zhuǎn)換器和諧振橋式轉(zhuǎn)換器。

降壓，升壓和Cuk轉(zhuǎn)換器電感選擇

降壓，升壓和降壓-升壓轉(zhuǎn)換器拓撲以及相關(guān)的Cuk和Split-Pi轉(zhuǎn)換器在開關(guān)期間激活電路中的功率MOSFET時，都利用電感器來存儲能量。每次電感器切換時，流經(jīng)逆變器的電流開始以與PWM信號的上升/下降時間相似的速率變化，并且電感器將生成反電動勢。

這些轉(zhuǎn)換器拓撲在開關(guān)過程中利用了電感器中的反電動勢，這使得這些轉(zhuǎn)換器拓撲的工作電壓較低，因為電感器的作用是雙重的：

在切換事件期間存儲和釋放。每次PWM信號打開和關(guān)閉電路中的MOSFET時，PWM信號都會改變方向，最終將電流引向負載并確保直流工作。在這里，正是電感器在不同拓撲結(jié)構(gòu)中的位置將有助于確定系統(tǒng)是在降壓還是升壓模式下工作。

限制轉(zhuǎn)換器輸出上的紋波。電感具有與頻率成比例的電抗性，因此在每個PWM開關(guān)周期中會產(chǎn)生的紋波波形會在整個電感上大幅下降。這意味著較大的電感器值對衰減高頻紋波更有用。

關(guān)于此主題的許多應(yīng)用筆記將幫助您確定用于降壓或升壓轉(zhuǎn)換器的最佳電感器值。下面顯示了一些可用于計算Cuk，boost和buck轉(zhuǎn)換器中電感器值的近似公式。設(shè)計人員需要在這些方程式中選擇所需的紋波電流值（峰峰值）。如我們所見，更大的電感器將提供更大的阻尼，從而減少系統(tǒng)中的紋波。

LLC諧振轉(zhuǎn)換器

在這種類型的轉(zhuǎn)換器中，輸出電壓/電流通過連接到整流橋的變壓器線圈輸出，該變壓器線圈根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)變壓器匝數(shù)比公式修改降低/升高電壓/電流的步驟。轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)包含一個與電感器和變壓器串聯(lián)的電容器，從而形成LLC電路。LCC電路是該電路的一種變體，其中兩個串聯(lián)和并聯(lián)電容與轉(zhuǎn)換器的變壓器一起使用。請注意，變壓器基本上也是電感，因此其線圈會產(chǎn)生一些電感。

在這種開關(guān)轉(zhuǎn)換器拓撲中，電感器和變壓器的要點是要利用轉(zhuǎn)換器初級側(cè)的一些增益。這是通過在轉(zhuǎn)換器的諧振頻率附近驅(qū)動轉(zhuǎn)換器中的LLC電路來完成的。通過仔細調(diào)節(jié)開關(guān)信號的頻率，可以在原邊看到更多或更少的增益，從而將輸出電壓/電流保持在某個期望值。下圖顯示了德州儀器（TI）的半橋諧振LLC轉(zhuǎn)換器設(shè)計；初級側(cè)的MOSFET被異相驅(qū)動，以在初級側(cè)提供所需的開關(guān)性能。次級側(cè)的高端和低端MOSFET提供整流，電容器組提供平滑和紋波減小。

電感和初級變壓器線圈的總電感需要與電容器一起確定尺寸，以允許初級側(cè)的信號充分利用增益。典型增益值的范圍從?1.1至?1.5，出現(xiàn)在狹窄的頻率范圍內(nèi)。這種轉(zhuǎn)換器通常使用大型電感器（?10 uH）和變壓器（?100-300 uH初級線圈電感），以使電路的諧振頻率接近?100-200 kHz，這是實際驅(qū)動開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器使用的頻率。注意，為了提供平滑的DC驅(qū)動，驅(qū)動信號的占空比通常保持在50％。

這種類型的轉(zhuǎn)換器中的電感器通常會非常堅固，因為LLC轉(zhuǎn)換器通常用于大功率系統(tǒng)中。這意味著您將需要一個線繞電感器，因為它們非常堅固。這些轉(zhuǎn)換器通常需要定制設(shè)計的電感器，變壓器或兩者，以在轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)設(shè)置所需的頻率范圍和增益。