電感是dc-dc轉(zhuǎn)換器中重要的元件之一，其主要功用是將輸入電壓平滑化并傳遞給負載，同時還可以將電容和開關(guān)管之間的電荷平衡。優(yōu)化電感設(shè)計可以提高dc-dc轉(zhuǎn)換器的效率，減少功率損耗、減小尺寸和成本、提高可靠性，本文將從七個方面對電感優(yōu)化設(shè)計進行詳細介紹。
選擇合適的磁芯材料
磁芯材料可以影響電感的性能指標，如感值、負載電流和諧振頻率等。一般情況下，擁有高磁導率、高飽和磁感應(yīng)強度和低損耗的材料是首選。如鐵氧體、鎳鋅鐵氧體等，這些材料可以滿足大多數(shù)dc-dc轉(zhuǎn)換器的設(shè)計要求。
選擇合適的線圈包覆
線圈包覆材料的選擇可以影響電感的感值、負載電流和誤差等指標。一般情況下，選用耐高溫、絕緣性好、強度高的材料進行包覆更為合適。常用的包覆材料有尼龍、聚酰亞胺薄膜等。
選擇合適的線徑和匝數(shù)
線徑和匝數(shù)的選擇直接影響電感的感值、電阻和負載電流。線圈線徑過大，將影響高頻性能；線徑過小，將導致電阻過大，影響效率。在匝數(shù)選擇上，需要盡量降低內(nèi)阻，同時保證電感的感值不會超出范圍。
選擇合適的電流密度
電流密度是指電流通過線圈時，單位截面積內(nèi)的電流強度。過高的電流密度會導致線圈溫度升高、增加損耗，影響電感的性能指標。通常，電流密度選擇在200 a/cm2左右比較合適。
優(yōu)化設(shè)計尺寸
dc-dc轉(zhuǎn)換器中，電感的尺寸也會影響轉(zhuǎn)換器的效率，比如自感或互感電感的裸線圈長度、寬度和高度等。一般來說，比例適當?shù)男〕叽缇€圈更有利于提高轉(zhuǎn)換器的效率。
提高線圈和pcb板的匹配性
線圈和pcb板的匹配性也會影響轉(zhuǎn)換器的效率和性能。通過進一步分離電感和pcb板、合理布局線圈，減小線圈內(nèi)部損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。
綜合考慮wpt設(shè)計方案
針對某些無線充電設(shè)備，需要考慮電感在空氣和線圈之間的諧振頻率及線圈和天線的匹配問題，提高轉(zhuǎn)換器的效率與傳輸距離。采用諧振式wpt可以將傳輸效率提高至95%以上，可以滿足實際應(yīng)用要求。
綜上所述，優(yōu)化電感設(shè)計可以提高dc-dc轉(zhuǎn)換器的性能、降低成本，提高可靠性。在設(shè)計過程中，需要綜合考慮磁芯材料、線圈包覆、線徑和匝數(shù)、電流密度、優(yōu)化設(shè)計尺寸、提高線圈與pcb板匹配性以及綜合考慮wpt設(shè)計等相關(guān)因素，并根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境和要求進行選擇，同時需要不斷優(yōu)化和改進設(shè)計方案，以提高轉(zhuǎn)換器的整體性能和效率。